在应用层上,Modbus是一个请求/应答协议,并且提供功能码规定的服务。有三类Modbus功能码:公共码、用户定义码和保留码,大多数情况下只用公共码,其主要包括比特(线圈)访问、16 b(寄存器)访问、文件记录访问、诊断和其他信息访问。
2 Modbus RTU通信协议接口设计
2.1 接口功能及模块划分
Modbus RTU接口框图及输入、输出引脚示意图如图2所示。
在某一确定的主时钟频率、通信波特率和奇偶校验方式下,通过设置CE_Modbus和R_Tn的状态,可以控制该接口模块处于接收Modbus协议帧模式、发送Modbus协议帧模式或输入/输出寄电感生产厂家存器操作模式,如表1所示。
大电流电感
典型的波特率和奇偶校验位设置如表2、表3所示。这两组控制信号可以从端口引出接到拨码开关,然后可以通过调节拨码开关来灵活控制该设备奇偶性与波特率,也可以通过寄存器配置方式控制。
2.2 接收过程
(1)系统处于接收Modbus协议帧模式下之后,清零标志位和定时器,然后启动定时器,如果检测到有串口输入数据,则清零定时器,如果没有检测到串口输入数据且定时器第一次计时到3.5个字符时间,置帧起始标志;
(2)把接收到的第一个字符放入接收缓冲寄存器的0x00地址(协议帧最长为256 B,故接收缓冲大小为256 B,地址为8 b),置已开始接收标志;
(3)将接收到的正确字符依次放入接收缓冲寄存器中,即地址每次加1,每接收完一个字符之后清零定时器;如果在接收字符时检查到起始错误(起始位没有持续波特率所对应bit时间的一半),奇偶校验错误,或者帧错误(停止位为O),则丢弃该字符,重新同步起始位;
(4)如果检测到两个字符时间间隔大于1.5个字符时间,则重置帧起始标志,把下一个接收到的字符放入接收缓冲寄存器的0x00地址,再继续步骤(3);
(5)当检测到没有字符输入且定时器第二次检测到3.5个字符时间,置协议帧接收完全标志;
(6)把接收缓冲区接收的数据作CRC校验,如果校验不正确,置帧起始标志,转到步骤(3),继续等待接收;如果是基于该接口的主Modbus协议设备,一般应设置超时时间,以避免无限等待;如果校验正确,则Re_finish发出一个脉冲,认为接收了一个在数据链路层上正确的Mod-bus协议帧。
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