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广州营销网站建设公司,设计网站免费素材,各地持续优化防控措施,不用wordpress 知乎Modbus是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议,支持多种传输方式,如RTU、TCP等。其中,Modbus RTU是一种基于串行通信的协议,具有高效、可靠的特点。本文将详细介绍Modbus RTU协议的基本原理,并重点解析功能码0x03&a…

Modbus是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议,支持多种传输方式,如RTU、TCP等。其中,Modbus RTU是一种基于串行通信的协议,具有高效、可靠的特点。本文将详细介绍Modbus RTU协议的基本原理,并重点解析功能码0x03(读取保持寄存器)、0x06(写单个寄存器)和0x10(写多个寄存器)的使用和作用。同时,我们将通过C#代码实现这些功能码的读写操作。

1. Modbus RTU协议简介

1.1 协议概述

Modbus RTU协议是一种主从式通信协议,采用二进制编码,数据帧紧凑,传输效率高。它通过串口(如RS-232、RS-485)进行数据传输,适用于工业现场设备之间的通信。

1.2 数据帧格式

Modbus RTU数据帧由以下部分组成:

从站地址:1字节,表示目标设备的地址。

功能码:1字节,表示操作类型(如读取寄存器、写入寄存器等)。

数据域:可变长度,包含操作所需的数据。

CRC校验:2字节,用于校验数据帧的完整性。

2. 功能码详解

2.1 功能码0x03:读取保持寄存器

作用:读取从站设备中的一个或多个保持寄存器的值。

请求帧格式:

从站地址(1字节)

功能码(0x03,1字节)

起始寄存器地址(2字节)

寄存器数量(2字节)

CRC校验(2字节)

响应帧格式:

从站地址(1字节)

功能码(0x03,1字节)

数据字节数(1字节)

寄存器数据(N字节)

CRC校验(2字节)

2.2 功能码0x06:写单个寄存器

作用:向从站设备中的一个保持寄存器写入数据。

请求帧格式:

从站地址(1字节)

功能码(0x06,1字节)

寄存器地址(2字节)

写入值(2字节)

CRC校验(2字节)

响应帧格式:

从站地址(1字节)

功能码(0x06,1字节)

寄存器地址(2字节)

写入值(2字节)

CRC校验(2字节)

2.3 功能码0x10:写多个寄存器

作用:向从站设备中的多个保持寄存器写入数据。

请求帧格式:

从站地址(1字节)

功能码(0x10,1字节)

起始寄存器地址(2字节)

寄存器数量(2字节)

数据字节数(1字节)

写入数据(N字节)

CRC校验(2字节)

响应帧格式:

从站地址(1字节)

功能码(0x10,1字节)

起始寄存器地址(2字节)

寄存器数量(2字节)

CRC校验(2字节)

3. C#实现Modbus RTU协议

以下是使用C#实现Modbus RTU协议的代码示例,包括功能码0x03、0x06和0x10的读写操作。

3.1 串口初始化

using System.IO.Ports;public class ModbusRTU
{private SerialPort serialPort;public ModbusRTU(string portName, int baudRate){serialPort = new SerialPort(portName, baudRate, Parity.None, 8, StopBits.One);serialPort.Open();}public void Close(){serialPort.Close();}
}

3.2 CRC校验

public static byte[] CalculateCRC(byte[] data)
{ushort crc = 0xFFFF;for (int i = 0; i < data.Length; i++){crc ^= data[i];for (int j = 0; j < 8; j++){if ((crc & 0x0001) != 0){crc >>= 1;crc ^= 0xA001;}else{crc >>= 1;}}}return new byte[] { (byte)(crc & 0xFF), (byte)(crc >> 8) };
}

3.3 功能码0x03:读取保持寄存器

public ushort[] ReadHoldingRegisters(byte slaveAddress, ushort startAddress, ushort numberOfRegisters)
{byte[] request = new byte[8];request[0] = slaveAddress; // 从站地址request[1] = 0x03; // 功能码request[2] = (byte)(startAddress >> 8); // 起始地址高字节request[3] = (byte)(startAddress & 0xFF); // 起始地址低字节request[4] = (byte)(numberOfRegisters >> 8); // 寄存器数量高字节request[5] = (byte)(numberOfRegisters & 0xFF); // 寄存器数量低字节byte[] crc = CalculateCRC(request.Take(6).ToArray());request[6] = crc[0]; // CRC低字节request[7] = crc[1]; // CRC高字节serialPort.Write(request, 0, request.Length);byte[] response = new byte[5 + 2 * numberOfRegisters];serialPort.Read(response, 0, response.Length);ushort[] registers = new ushort[numberOfRegisters];for (int i = 0; i < numberOfRegisters; i++){registers[i] = (ushort)(response[3 + 2 * i] << 8 | response[4 + 2 * i]);}return registers;
}

3.4 功能码0x06:写单个寄存器

public void WriteSingleRegister(byte slaveAddress, ushort registerAddress, ushort value)
{byte[] request = new byte[8];request[0] = slaveAddress; // 从站地址request[1] = 0x06; // 功能码request[2] = (byte)(registerAddress >> 8); // 寄存器地址高字节request[3] = (byte)(registerAddress & 0xFF); // 寄存器地址低字节request[4] = (byte)(value >> 8); // 写入值高字节request[5] = (byte)(value & 0xFF); // 写入值低字节byte[] crc = CalculateCRC(request.Take(6).ToArray());request[6] = crc[0]; // CRC低字节request[7] = crc[1]; // CRC高字节serialPort.Write(request, 0, request.Length);byte[] response = new byte[8];serialPort.Read(response, 0, response.Length);
}

3.5 功能码0x10:写多个寄存器

public void WriteMultipleRegisters(byte slaveAddress, ushort startAddress, ushort[] values)
{byte[] request = new byte[9 + 2 * values.Length];request[0] = slaveAddress; // 从站地址request[1] = 0x10; // 功能码request[2] = (byte)(startAddress >> 8); // 起始地址高字节request[3] = (byte)(startAddress & 0xFF); // 起始地址低字节request[4] = (byte)(values.Length >> 8); // 寄存器数量高字节request[5] = (byte)(values.Length & 0xFF); // 寄存器数量低字节request[6] = (byte)(2 * values.Length); // 数据字节数for (int i = 0; i < values.Length; i++){request[7 + 2 * i] = (byte)(values[i] >> 8); // 数据高字节request[8 + 2 * i] = (byte)(values[i] & 0xFF); // 数据低字节}byte[] crc = CalculateCRC(request.Take(7 + 2 * values.Length).ToArray());request[7 + 2 * values.Length] = crc[0]; // CRC低字节request[8 + 2 * values.Length] = crc[1]; // CRC高字节serialPort.Write(request, 0, request.Length);byte[] response = new byte[8];serialPort.Read(response, 0, response.Length);
}

4. 总结

本文详细介绍了Modbus RTU协议的基本原理,并通过C#代码实现了功能码0x03、0x06和0x10的读写操作。Modbus RTU协议在工业自动化领域应用广泛,掌握其实现方法对于开发工业控制系统具有重要意义。

希望这篇文章对您有所帮助!如果有任何问题,欢迎在评论区留言讨论。

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