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基于LabVIEW的Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)方法
陳金平，吳文英
(東華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海200051)
1 Modbus協(xié)議簡(jiǎn)介
下面僅討論與本文有關(guān)的Modbus協(xié)議的內(nèi)容。
兩種傳輸模式中(ASCII或RTU)，傳輸設(shè)備將Modbus消息轉(zhuǎn)為有起點(diǎn)和終點(diǎn)的幀，這就允許接收的設(shè)備在消息起始處開(kāi)始工作，讀地址分配信息，判斷哪一個(gè)設(shè)備被選中(廣播方式則傳給所有設(shè)備)，判知何時(shí)信息已完成。
1.2.1ASCII幀
使用ASCII模式，消息以冒號(hào)(：)字符(ASCII碼3AH)開(kāi)始，以回車換行符結(jié)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(shè)備不斷偵測(cè)“：”字符，當(dāng)有一個(gè)冒號(hào)接收到時(shí)，每個(gè)設(shè)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(zhǎng)不能超過(guò)1s，否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。一個(gè)典型消息幀如表3所示。
使用RTU模式，消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開(kāi)始。傳輸?shù)牡谝粋€(gè)域是設(shè)備地址?？梢允褂玫膫鬏斪址鞘M(jìn)制的0…9,A…F。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域(地址域)接收到，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定消息的結(jié)束。一個(gè)新的消息可在此停頓后開(kāi)始。
整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流傳輸。如果在幀完成之前有超過(guò)1.5個(gè)字符時(shí)間的停頓，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。同樣地，如果一個(gè)新消息在小于3.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開(kāi)始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮腃RC域的值不可能是正確的。一個(gè)典型的消息幀如表4所示。
選用ASCII模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測(cè)域包含兩個(gè)ASCII字符。這是使用LRC(縱向冗余檢測(cè))方法對(duì)消息內(nèi)容計(jì)算得出的，不包括開(kāi)始的冒號(hào)符及回車換行符。LRC字符附加在回車換行符前面。
選用RTU模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測(cè)域包含一16Bits值(用兩個(gè)8位的字符來(lái)實(shí)現(xiàn))。錯(cuò)誤檢測(cè)域的內(nèi)容是通過(guò)對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗余檢測(cè)得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)。故CRC高字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié)。
冗余循環(huán)碼(CRC)包含2個(gè)字節(jié)，即16位二進(jìn)制。CRC碼由發(fā)送設(shè)備計(jì)算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收信息的設(shè)備再重新計(jì)算接收到信息的CRC碼，比較計(jì)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(cuò)。
在進(jìn)行CRC碼計(jì)算時(shí)只用8位數(shù)據(jù)位。起始位、停止位、奇偶校驗(yàn)位都不參與CRC碼計(jì)算。
計(jì)算CRC碼的步驟為：
?、?預(yù)置16位寄存器為十六進(jìn)制FFFF(即全為1)。稱此寄存器為CRC寄存器。
?、?把第一個(gè)8位數(shù)據(jù)與16位CRC寄存器的低位相異或運(yùn)算，把結(jié)果放于CRC寄存器。
③ 把寄存器的內(nèi)容右移一位，用0填補(bǔ)最高位，檢查最低位。
?、?如果最低位為0：重復(fù)第3步，再次右移一位；如果最低位為1：CRC寄存器與多項(xiàng)式A001(1010 0000 0000 0001)進(jìn)行異或運(yùn)算。
⑤ 重復(fù)步驟③和④，直到右移8次，這樣整個(gè)8位數(shù)據(jù)全部進(jìn)行了處理。
?、?重復(fù)步驟②到⑤，進(jìn)行下個(gè)8位數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)之后。
LRC錯(cuò)誤校驗(yàn)用于ASCII模式。這個(gè)錯(cuò)誤校驗(yàn)碼是一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，可作為2個(gè)ASCII十六進(jìn)制字節(jié)傳送。計(jì)算LRC碼時(shí)，僅設(shè)備地址、功能代碼、數(shù)據(jù)塊字節(jié)參加運(yùn)算，而冒號(hào)(：)、回車符號(hào)(CR)、換行字符(LF)不參加運(yùn)算。具體計(jì)算LRC碼的步驟為：
?、?需運(yùn)算的所有字節(jié)相加，所得之和丟棄進(jìn)位。
?、?將上步計(jì)算出的8位字節(jié)取反或由FFH減去該8位字節(jié)。
?、?將取反后的值加1即為L(zhǎng)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(hào)(：)、回車符號(hào)(CR)、換行字符(LF)以外的所有字節(jié)，包括LRC碼相加并丟棄進(jìn)位，若結(jié)果為0，則表明信息傳送正確，否則出錯(cuò)。
2 LabVIEW中Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)方法
遵照1.4.1節(jié)中計(jì)算CRC碼的步驟進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)如圖1所示。
遵照1.4.2節(jié)中計(jì)算LRC碼的步驟進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)如圖2所示。
LabVIEW是一種圖形化的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，簡(jiǎn)便易懂，開(kāi)發(fā)效率高，Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)程序很好完成。關(guān)鍵在于搞清CRC碼和LRC碼產(chǎn)生方法。
3 結(jié)論
在LabVIEW中開(kāi)發(fā)Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)程序簡(jiǎn)單方便、效率很高。本文給出的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)程序是在LabVIEW7.1中完成的，完全可在實(shí)際基于PC機(jī)的測(cè)控程序中加以實(shí)際應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
［1］MODICON,Inc..Modbus Protocol Reference Guide［Z］.1996.
［2］楊樂(lè)平，李海濤，肖相生.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2001.
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基于LabVIEW的Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)方法
陳金平，吳文英
(東華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海200051)
1 Modbus協(xié)議簡(jiǎn)介
下面僅討論與本文有關(guān)的Modbus協(xié)議的內(nèi)容。
兩種傳輸模式中(ASCII或RTU)，傳輸設(shè)備將Modbus消息轉(zhuǎn)為有起點(diǎn)和終點(diǎn)的幀，這就允許接收的設(shè)備在消息起始處開(kāi)始工作，讀地址分配信息，判斷哪一個(gè)設(shè)備被選中(廣播方式則傳給所有設(shè)備)，判知何時(shí)信息已完成。
1.2.1ASCII幀
使用ASCII模式，消息以冒號(hào)(：)字符(ASCII碼3AH)開(kāi)始，以回車換行符結(jié)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(shè)備不斷偵測(cè)“：”字符，當(dāng)有一個(gè)冒號(hào)接收到時(shí)，每個(gè)設(shè)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(zhǎng)不能超過(guò)1s，否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。一個(gè)典型消息幀如表3所示。
使用RTU模式，消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開(kāi)始。傳輸?shù)牡谝粋€(gè)域是設(shè)備地址。可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的0…9,A…F。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域(地址域)接收到，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定消息的結(jié)束。一個(gè)新的消息可在此停頓后開(kāi)始。
整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流傳輸。如果在幀完成之前有超過(guò)1.5個(gè)字符時(shí)間的停頓，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。同樣地，如果一個(gè)新消息在小于3.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開(kāi)始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮腃RC域的值不可能是正確的。一個(gè)典型的消息幀如表4所示。
選用ASCII模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測(cè)域包含兩個(gè)ASCII字符。這是使用LRC(縱向冗余檢測(cè))方法對(duì)消息內(nèi)容計(jì)算得出的，不包括開(kāi)始的冒號(hào)符及回車換行符。LRC字符附加在回車換行符前面。
選用RTU模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測(cè)域包含一16Bits值(用兩個(gè)8位的字符來(lái)實(shí)現(xiàn))。錯(cuò)誤檢測(cè)域的內(nèi)容是通過(guò)對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗余檢測(cè)得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)。故CRC高字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié)。
冗余循環(huán)碼(CRC)包含2個(gè)字節(jié)，即16位二進(jìn)制。CRC碼由發(fā)送設(shè)備計(jì)算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收信息的設(shè)備再重新計(jì)算接收到信息的CRC碼，比較計(jì)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(cuò)。
在進(jìn)行CRC碼計(jì)算時(shí)只用8位數(shù)據(jù)位。起始位、停止位、奇偶校驗(yàn)位都不參與CRC碼計(jì)算。
計(jì)算CRC碼的步驟為：
① 預(yù)置16位寄存器為十六進(jìn)制FFFF(即全為1)。稱此寄存器為CRC寄存器。
?、?把第一個(gè)8位數(shù)據(jù)與16位CRC寄存器的低位相異或運(yùn)算，把結(jié)果放于CRC寄存器。
?、?把寄存器的內(nèi)容右移一位，用0填補(bǔ)最高位，檢查最低位。
?、?如果最低位為0：重復(fù)第3步，再次右移一位；如果最低位為1：CRC寄存器與多項(xiàng)式A001(1010 0000 0000 0001)進(jìn)行異或運(yùn)算。
⑤ 重復(fù)步驟③和④，直到右移8次，這樣整個(gè)8位數(shù)據(jù)全部進(jìn)行了處理。
?、?重復(fù)步驟②到⑤，進(jìn)行下個(gè)8位數(shù)據(jù)的處理。
⑦ 最后得到的CRC寄存器的值即為CRC碼。
⑧ 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(shù)據(jù)之后。
LRC錯(cuò)誤校驗(yàn)用于ASCII模式。這個(gè)錯(cuò)誤校驗(yàn)碼是一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，可作為2個(gè)ASCII十六進(jìn)制字節(jié)傳送。計(jì)算LRC碼時(shí)，僅設(shè)備地址、功能代碼、數(shù)據(jù)塊字節(jié)參加運(yùn)算，而冒號(hào)(：)、回車符號(hào)(CR)、換行字符(LF)不參加運(yùn)算。具體計(jì)算LRC碼的步驟為：
?、?需運(yùn)算的所有字節(jié)相加，所得之和丟棄進(jìn)位。
?、?將上步計(jì)算出的8位字節(jié)取反或由FFH減去該8位字節(jié)。
?、?將取反后的值加1即為L(zhǎng)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(hào)(：)、回車符號(hào)(CR)、換行字符(LF)以外的所有字節(jié)，包括LRC碼相加并丟棄進(jìn)位，若結(jié)果為0，則表明信息傳送正確，否則出錯(cuò)。
2 LabVIEW中Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)方法
遵照1.4.1節(jié)中計(jì)算CRC碼的步驟進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)如圖1所示。
遵照1.4.2節(jié)中計(jì)算LRC碼的步驟進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)如圖2所示。
LabVIEW是一種圖形化的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，簡(jiǎn)便易懂，開(kāi)發(fā)效率高，Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)程序很好完成。關(guān)鍵在于搞清CRC碼和LRC碼產(chǎn)生方法。
3 結(jié)論
在LabVIEW中開(kāi)發(fā)Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)程序簡(jiǎn)單方便、效率很高。本文給出的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)程序是在LabVIEW7.1中完成的，完全可在實(shí)際基于PC機(jī)的測(cè)控程序中加以實(shí)際應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
［1］MODICON,Inc..Modbus Protocol Reference Guide［Z］.1996.
［2］楊樂(lè)平，李海濤，肖相生.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2001.
| 分類： 技術(shù)文檔 |
基于LabVIEW的Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)方法
陳金平，吳文英
(東華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海200051)
1 Modbus協(xié)議簡(jiǎn)介
下面僅討論與本文有關(guān)的Modbus協(xié)議的內(nèi)容。
兩種傳輸模式中(ASCII或RTU)，傳輸設(shè)備將Modbus消息轉(zhuǎn)為有起點(diǎn)和終點(diǎn)的幀，這就允許接收的設(shè)備在消息起始處開(kāi)始工作，讀地址分配信息，判斷哪一個(gè)設(shè)備被選中(廣播方式則傳給所有設(shè)備)，判知何時(shí)信息已完成。
1.2.1ASCII幀
使用ASCII模式，消息以冒號(hào)(：)字符(ASCII碼3AH)開(kāi)始，以回車換行符結(jié)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(shè)備不斷偵測(cè)“：”字符，當(dāng)有一個(gè)冒號(hào)接收到時(shí)，每個(gè)設(shè)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(zhǎng)不能超過(guò)1s，否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。一個(gè)典型消息幀如表3所示。
使用RTU模式，消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開(kāi)始。傳輸?shù)牡谝粋€(gè)域是設(shè)備地址?？梢允褂玫膫鬏斪址鞘M(jìn)制的0…9,A…F。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域(地址域)接收到，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定消息的結(jié)束。一個(gè)新的消息可在此停頓后開(kāi)始。
整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流傳輸。如果在幀完成之前有超過(guò)1.5個(gè)字符時(shí)間的停頓，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。同樣地，如果一個(gè)新消息在小于3.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開(kāi)始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮腃RC域的值不可能是正確的。一個(gè)典型的消息幀如表4所示。
選用ASCII模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測(cè)域包含兩個(gè)ASCII字符。這是使用LRC(縱向冗余檢測(cè))方法對(duì)消息內(nèi)容計(jì)算得出的，不包括開(kāi)始的冒號(hào)符及回車換行符。LRC字符附加在回車換行符前面。
選用RTU模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測(cè)域包含一16Bits值(用兩個(gè)8位的字符來(lái)實(shí)現(xiàn))。錯(cuò)誤檢測(cè)域的內(nèi)容是通過(guò)對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗余檢測(cè)得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)。故CRC高字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié)。
冗余循環(huán)碼(CRC)包含2個(gè)字節(jié)，即16位二進(jìn)制。CRC碼由發(fā)送設(shè)備計(jì)算，放置于發(fā)送信息的尾部。接收信息的設(shè)備再重新計(jì)算接收到信息的CRC碼，比較計(jì)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(cuò)。
在進(jìn)行CRC碼計(jì)算時(shí)只用8位數(shù)據(jù)位。起始位、停止位、奇偶校驗(yàn)位都不參與CRC碼計(jì)算。
計(jì)算CRC碼的步驟為：
① 預(yù)置16位寄存器為十六進(jìn)制FFFF(即全為1)。稱此寄存器為CRC寄存器。
?、?把第一個(gè)8位數(shù)據(jù)與16位CRC寄存器的低位相異或運(yùn)算，把結(jié)果放于CRC寄存器。
?、?把寄存器的內(nèi)容右移一位，用0填補(bǔ)最高位，檢查最低位。
?、?如果最低位為0：重復(fù)第3步，再次右移一位；如果最低位為1：CRC寄存器與多項(xiàng)式A001(1010 0000 0000 0001)進(jìn)行異或運(yùn)算。
?、?重復(fù)步驟③和④，直到右移8次，這樣整個(gè)8位數(shù)據(jù)全部進(jìn)行了處理。
⑥ 重復(fù)步驟②到⑤，進(jìn)行下個(gè)8位數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)之后。
LRC錯(cuò)誤校驗(yàn)用于ASCII模式。這個(gè)錯(cuò)誤校驗(yàn)碼是一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，可作為2個(gè)ASCII十六進(jìn)制字節(jié)傳送。計(jì)算LRC碼時(shí)，僅設(shè)備地址、功能代碼、數(shù)據(jù)塊字節(jié)參加運(yùn)算，而冒號(hào)(：)、回車符號(hào)(CR)、換行字符(LF)不參加運(yùn)算。具體計(jì)算LRC碼的步驟為：
?、?需運(yùn)算的所有字節(jié)相加，所得之和丟棄進(jìn)位。
?、?將上步計(jì)算出的8位字節(jié)取反或由FFH減去該8位字節(jié)。
?、?將取反后的值加1即為L(zhǎng)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(hào)(：)、回車符號(hào)(CR)、換行字符(LF)以外的所有字節(jié)，包括LRC碼相加并丟棄進(jìn)位，若結(jié)果為0，則表明信息傳送正確，否則出錯(cuò)。
2 LabVIEW中Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)方法
遵照1.4.1節(jié)中計(jì)算CRC碼的步驟進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)如圖1所示。
遵照1.4.2節(jié)中計(jì)算LRC碼的步驟進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)如圖2所示。
LabVIEW是一種圖形化的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，簡(jiǎn)便易懂，開(kāi)發(fā)效率高，Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)程序很好完成。關(guān)鍵在于搞清CRC碼和LRC碼產(chǎn)生方法。
3 結(jié)論
在LabVIEW中開(kāi)發(fā)Modbus協(xié)議兩種校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)程序簡(jiǎn)單方便、效率很高。本文給出的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)程序是在LabVIEW7.1中完成的，完全可在實(shí)際基于PC機(jī)的測(cè)控程序中加以實(shí)際應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
［1］MODICON,Inc..Modbus Protocol Reference Guide［Z］.1996.
［2］楊樂(lè)平，李海濤，肖相生.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2001.
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