在刚开始接触modbus协议的时候,很容易被里面的各种功能码搞晕,同时在编写程序的时候也容易搞不清楚每一位数据代表的含义。如果在学习的过程中有实际的发送和接收数据的例子话,那么理解modbus协议就会更容易一些。
下面我将自己借助软件学习的方法分享给大家.这里要用到三个软件:虚拟串口、Modbus主机、Modbus从机。
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虚拟串口主要用来在电脑上虚拟出来2个串口,并将这两个串口连接起来。这样不需要在电脑上接USB转串口的硬件设备,依然可以使用串口来收发数据。
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Modbus Poll 这个是模拟Modbus主机的软件,通过这个软件可以读取火或者设置从机中寄存器的值。
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Modbus Slave 这个是模拟Modbus从机的软件,在这个软件中可以设置寄存器的地址和值,配合主机来使用。
接下来开始这三个软件的使用,首先安装虚拟串口软件,安装完成后打开虚拟串口软件。
打开后可以看到界面的左上方显示了两个物理端口COM1和COM2,这两个串口是我电脑上存在的串口。
如果要用这两个串口的话,就需要在外部将单片机的串口和电脑上的USB串口连接起来才能用。但是为了方便一点,不想在外部接线。只想在电脑上模拟串口,那么此时就需要新建一对虚拟串口。 直接在虚拟串口的软件右边点击Add pair按钮,添加2个串口COM3和COM4 这是在虚拟串口软件的左边就会显示出来添加后的两个虚拟串口,同时在电脑的设备管理器中也能看到添加后的两个串口。添加的这两个串口COM3和COM4是直接连接在一起的,也就是是COM3的发送端连接的是COM4的接收端,COM4的发送端连接的是COM3的接收端。
可以直接使用串口助手进行测试,打开两个串口助手,一个选择COM3一个选择COM4. 用这两个串口助手互相发数据。 可以看到这两个虚拟串口可以互相收发数据,下面我们就使用这两个虚拟串口来进行Modbus数据的收发。
关掉这两个串口助手,打开Modbus Slave 软件。 在工具栏上选择连接---连接 这里选择的连接方式为串口连接,然后选择COM3,设置波特率和奇偶校验方式。设置好之后点确定按钮。 接下来在菜单栏选择设置---从站设置
这里设置从机地址为1,寄存器起始地址为100,寄存器数量为10个,寄存器的类型为线圈状态。
然后修改寄存器的状态值,直接在0或1上双击鼠标左键,就会弹出一个界面可以修改状态值为On或者Off。
此时从机就配置好了,接下来配置主机,打开Modbus Poll软件,在工具栏中选择连接---连接。 这里也选择串口连接,串口选择COM4,其他的设置需要和从机一样,然后点确定按钮。
接下来在工具栏中选择设置--读写定义。
设置要读取的从机地址,这个地址要和刚才配置的从机地址一样。选择要使用的功能码,然后设置要读取的寄存器起始地址和要读取的寄存器数量。设置完成之后点击确定按钮。 此时就可以看到主机从从机读取到的线圈状态值。 在从机寄存器上双击鼠标,改变线圈的状态,此时主机界面上读取到的线圈状态值也会发生改变。
在Modbus Poll界面上单击放大镜的图标,打开数据监控。
通过这个数据监控,就可以看到主机发送的数据和从机接收的数据。 然后将这些数据和Modbus通信协议对照起来看。
通过对比就可以很清晰看出来发送和接收数据中每一位数据的含义。 比如发送数据中的第二个01代表的是功能码,接下来两位数据0x0064就表示寄存器的起始地址100,后面的0x0003表示要读取3个线圈的值。最后的两位数为CRC校验值,这里可以不用管。 接收数据的第二个01也是功能码,第三个01表示读取到了1个字节的数据,05表示读取到的线圈值为0x05,由于线圈是按位表示的这里将0x05换算为二进制 0101,也就是说读取到3个线圈的值分别是1、0、1。
接下来在Modbus中将寄存器的起始地址设置为110,
此时接收到数据就会返回一个错误码。
这样通过Modbus文档和实际发送接收的数据进行对比,就可以很容易的理解文档中说的一些概念。
如果想观察其他功能码的使用时,直接在Modbus主机和从机软件中设置就行。比如设置从机为保持寄存器,并修改寄存器的值。 主机读取从101开始的一个寄存器地址。
通过数据监控可以看出03为功能码,0x0065为寄存器起始地址101,0x0001为要读取的寄存器数量。 返回的数据03为功能码,02为字节数,0x00C8为读取到的寄存器值200。
接下来将主机功能码改为读取写多个寄存器值。 从寄存器100开始连续写3个寄存器的值。在Modbus Poll界面上双击寄存器的值,在打开的界面中直接输入需要设置的值,然后点确定按钮。 这时在从机的界面上就可以看到寄存器的值已经被修改过来了。 将监控到的数据和Modbus文档对比去着去看
这样一边看文档一边自己动手去收发数据,去理解功能码的含义和使用方法,学习Modbus协议的时候就会更容易一点。如果是学习Modbus TCP的话,也可以用这个这个软件去观察数据。在选择通信方式的时候,直接选择网络模式就可以了。 前面6个数据为Modbus TCP通信时的MBAP报文头,数据的最后面取消了CRC校验。其他的数据和Modbus RTU一样,这里就不多做介绍了。