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基于C8051F02x单片机的Modbus实验系统

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仪

器

仪

表

学

报

第 28 卷第 4 期增刊

2007 年 4 月

Vol128 No14

Apr1 2007

Chinese Journal of Scientific Instrument

基于 C8051F02x 单片机的 Modbus 实验系统

潘 ꢀ悦 , 佟为明 , 赵志衡

(

)

哈尔滨工业大学 ꢀ哈尔滨 ꢀ150001

摘 ꢀ要 : Modbus 是一种开放的、标准的现场总线通信协议 ,是世界自动化领域中普遍使用的协议之一。本文设计了 Modbus 实

验系统 ,给出了该系统功能描述及硬件原理框图 ,建立了软件分层模型 ,并通过实例描述了系统节点的程序设计思想和设计流程。

关键词 : Modbus 协议 ; 实验系统 ; C8051F 单片机

Modbus experiment system based on C8051F02x singlechip

Pan Yue , Tong Weiming , Zhao Zhiheng

(

)

Harbin Institute of Technology , Harbin 150001 , China

Abstract : Modbus is a kind of exoteric and standard field bus protocol , which is applied widely in the world

field of automation and control. This paper introduced the Modbus protocol and design experiment system

based on C8051F Series singlechip. The system function and the composing of hardware were described. A software

configuration was summarized. In addition , some examples to design an experiment program were given.

Key words : Modbus protocol ; experiment system ; C8051F singlechip

机和 3 个从站节点/ 服务器。用户能够通过键盘和液

晶实现对总线节点和通信参数的配置 ,以及对实验结

果的观察。针对 Modbus 协议的核心技术 ,实验系统

可提供 Modbus - RTU 报文字符时间间隔、CRC 校

验域的作用、Modbus 异常响应类型及产生条件、对

Modbus 设备离散量和设备寄存器的读写、设备诊断

功能等共 10 个实验。

1 ꢀ引 ꢀꢀ言

Modbus 是一种基于主站 - 从站/ 客户机 - 服务

器方式连接智能设备、实现数据交换的总线协议 ,于

1979 年由 Modicon 公司开发 ,现已被许多工控厂商

所支持 ,广泛应用于智能仪表、总线控制等领域。目

前 ,对于 Modbus 协议本身的研究很少 ,大部分厂商

仅限于应用现有成品或在此基础上自定义应用协议

及功能^{[1 ]},但由于对协议理解不深 ,造成产品兼容性

较低 ,功能不完备等问题。鉴于当前国内缺乏对协议

本质技术的研究 ,本文设计了 Modbus 实验系统 ,透

明演示和实现 Modbus 协议核心内容 ,以便更好地理

解和应用 Modbus 协议 ,提高 Modbus 总线控制系统

产品的功能水平和兼容性。

3 ꢀModbus 通信协议简介

3. 1 ꢀ串行链路上的通信规范

Modbus 通信协议采用主从问答方式工作 ,仅主

设备能初始化查询 ,从设备根据主设备的查询命令做

出响应。Modbus 消息帧分为 R TU 模式和 ASCII 模

式 ,其中 RTU 模式信息帧中的 8 位数据包括 2 个 4

位十六进制字符 ,相对于 ASCII 模式 ,RTU 模式表达

相同的信息需要较少的位数 ,在相同的波特率下能够

获得更大的数据流量。因此 ,工业智能仪器仪表一般

采用 R TU 模式。典型的 RTU 消息帧包括起始位、

2 ꢀ实验系统功能设计

本文所设计的实验系统包括 1 个主站节点/ 客户

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