基于LabVIEW的Modbus協(xié)議兩種校驗碼的實(shí)現方法
加入技術(shù)交流群
基于LabVIEW的Modbus協(xié)議兩種校驗碼的實(shí)現方法
介紹基于LabVIEW的Modbus協(xié)議兩種校驗碼的實(shí)現方法，該方法可在基于PC機的測控系統中加以實(shí)際運用。
關(guān)鍵詞：Modbus協(xié)議；LabVIEW；CRC校驗；LRC校驗
下面僅討論與本文有關(guān)的Modbus協(xié)議的內容。
1.1Modbus協(xié)議的數據傳輸方式
Modbus協(xié)議定義了兩種數據傳輸方式，即ASCII模式和RTU模式(表1、表2)?？刂破骺梢栽O置為兩種傳輸方式(ASCII或RTU)中的任何一種，在標準的Modbus網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行通信。用戶(hù)可選擇想要的模式，包括串口通信參數(波特率、檢驗方式等)；在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò )上的所有設備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數。
1.1Modbus協(xié)議的數據傳輸方式
Modbus協(xié)議定義了兩種數據傳輸方式，即ASCII模式和RTU模式(表1、表2)?？刂破骺梢栽O置為兩種傳輸方式(ASCII或RTU)中的任何一種，在標準的Modbus網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行通信。用戶(hù)可選擇想要的模式，包括串口通信參數(波特率、檢驗方式等)；在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò )上的所有設備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數。
?
1.2.1ASCII幀
使用ASCII模式，消息以冒號(：)字符(ASCII碼3AH)開(kāi)始，以回車(chē)換行符結束(ASCII碼0DH,0AH)。
其他域可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的0…9,A…F。網(wǎng)絡(luò )上的設備不斷偵測“：”字符，當有一個(gè)冒號接收到時(shí)，每個(gè)設備都解碼下個(gè)域(地址域)來(lái)判斷是否發(fā)給自己。
消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間隔最長(cháng)不能超過(guò)1s，否則接收的設備將認為傳輸錯誤。一個(gè)典型消息幀如表3所示。
使用ASCII模式，消息以冒號(：)字符(ASCII碼3AH)開(kāi)始，以回車(chē)換行符結束(ASCII碼0DH,0AH)。
其他域可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的0…9,A…F。網(wǎng)絡(luò )上的設備不斷偵測“：”字符，當有一個(gè)冒號接收到時(shí)，每個(gè)設備都解碼下個(gè)域(地址域)來(lái)判斷是否發(fā)給自己。
消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間隔最長(cháng)不能超過(guò)1s，否則接收的設備將認為傳輸錯誤。一個(gè)典型消息幀如表3所示。
?
?
選用ASCII模式作字符幀，錯誤檢測域包含兩個(gè)ASCII字符。這是使用LRC(縱向冗余檢測)方法對消息內容計算得出的，不包括開(kāi)始的冒號符及回車(chē)換行符。LRC字符附加在回車(chē)換行符前面。?
1.3.2RTU模式
選用RTU模式作字符幀，錯誤檢測域包含一16Bits值(用兩個(gè)8位的字符來(lái)實(shí)現)。錯誤檢測域的內容是通過(guò)對消息內容進(jìn)行循環(huán)冗余檢測得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節然后是高字節。故CRC高字節是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節。
1.4Modbus的數據校驗方式
1.4.1CRC-16(循環(huán)冗余錯誤校驗)
冗余循環(huán)碼(CRC)包含2個(gè)字節，即16位二進(jìn)制。CRC碼由發(fā)送設備計算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收信息的設備再重新計算接收到信息的CRC碼，比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符，如果兩者不相符，則表明出錯。
在進(jìn)行CRC碼計算時(shí)只用8位數據位。起始位、停止位、奇偶校驗位都不參與CRC碼計算。
計算CRC碼的步驟為：
?、?預置16位寄存器為十六進(jìn)制FFFF(即全為1)。稱(chēng)此寄存器為CRC寄存器。
?、?把第一個(gè)8位數據與16位CRC寄存器的低位相異或運算，把結果放于CRC寄存器。
?、?把寄存器的內容右移一位，用0填補最高位，檢查最低位。
?、?如果最低位為0：重復第3步，再次右移一位；如果最低位為1：CRC寄存器與多項式A001(1010 0000 0000 0001)進(jìn)行異或運算。
?、?重復步驟③和④，直到右移8次，這樣整個(gè)8位數據全部進(jìn)行了處理。
?、?重復步驟②到⑤，進(jìn)行下個(gè)8位數據的處理。
?、?最后得到的CRC寄存器的值即為CRC碼。
?、?將CRC碼分成高8位和低8位，按低位在先，高位在后，將它們加到傳送數據之后。
1.4.2LRC(縱向冗余錯誤校驗)
LRC錯誤校驗用于A(yíng)SCII模式。這個(gè)錯誤校驗碼是一個(gè)8位二進(jìn)制數，可作為2個(gè)ASCII十六進(jìn)制字節傳送。計算LRC碼時(shí)，僅設備地址、功能代碼、數據塊字節參加運算，而冒號(：)、回車(chē)符號(CR)、換行字符(LF)不參加運算。具體計算LRC碼的步驟為：
?、?需運算的所有字節相加，所得之和丟棄進(jìn)位。
?、?將上步計算出的8位字節取反或由FFH減去該8位字節。
?、?將取反后的值加1即為L(cháng)RC碼。
接收端判斷接收到的信息是否正確的簡(jiǎn)單方法是：將除冒號(：)、回車(chē)符號(CR)、換行字符(LF)以外的所有字節，包括LRC碼相加并丟棄進(jìn)位，若結果為0，則表明信息傳送正確，否則出錯。?
1.3.2RTU模式
選用RTU模式作字符幀，錯誤檢測域包含一16Bits值(用兩個(gè)8位的字符來(lái)實(shí)現)。錯誤檢測域的內容是通過(guò)對消息內容進(jìn)行循環(huán)冗余檢測得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節然后是高字節。故CRC高字節是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節。
1.4Modbus的數據校驗方式
1.4.1CRC-16(循環(huán)冗余錯誤校驗)
冗余循環(huán)碼(CRC)包含2個(gè)字節，即16位二進(jìn)制。CRC碼由發(fā)送設備計算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收信息的設備再重新計算接收到信息的CRC碼，比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符，如果兩者不相符，則表明出錯。
在進(jìn)行CRC碼計算時(shí)只用8位數據位。起始位、停止位、奇偶校驗位都不參與CRC碼計算。
計算CRC碼的步驟為：
?、?預置16位寄存器為十六進(jìn)制FFFF(即全為1)。稱(chēng)此寄存器為CRC寄存器。
?、?把第一個(gè)8位數據與16位CRC寄存器的低位相異或運算，把結果放于CRC寄存器。
?、?把寄存器的內容右移一位，用0填補最高位，檢查最低位。
?、?如果最低位為0：重復第3步，再次右移一位；如果最低位為1：CRC寄存器與多項式A001(1010 0000 0000 0001)進(jìn)行異或運算。
?、?重復步驟③和④，直到右移8次，這樣整個(gè)8位數據全部進(jìn)行了處理。
?、?重復步驟②到⑤，進(jìn)行下個(gè)8位數據的處理。
?、?最后得到的CRC寄存器的值即為CRC碼。
?、?將CRC碼分成高8位和低8位，按低位在先，高位在后，將它們加到傳送數據之后。
1.4.2LRC(縱向冗余錯誤校驗)
LRC錯誤校驗用于A(yíng)SCII模式。這個(gè)錯誤校驗碼是一個(gè)8位二進(jìn)制數，可作為2個(gè)ASCII十六進(jìn)制字節傳送。計算LRC碼時(shí)，僅設備地址、功能代碼、數據塊字節參加運算，而冒號(：)、回車(chē)符號(CR)、換行字符(LF)不參加運算。具體計算LRC碼的步驟為：
?、?需運算的所有字節相加，所得之和丟棄進(jìn)位。
?、?將上步計算出的8位字節取反或由FFH減去該8位字節。
?、?將取反后的值加1即為L(cháng)RC碼。
接收端判斷接收到的信息是否正確的簡(jiǎn)單方法是：將除冒號(：)、回車(chē)符號(CR)、換行字符(LF)以外的所有字節，包括LRC碼相加并丟棄進(jìn)位，若結果為0，則表明信息傳送正確，否則出錯。?
遵照1.4.1節中計算CRC碼的步驟進(jìn)行軟件設計如圖1所示。
評論