原创《基于MODBUS—RTU协议通信软件设计和实现》：关于免费软件设计论文范文在这里免费下载与阅读,为您的软件设计相关论文写作提供资料。
摘 要：基于互联网+战略的实施,构建智能化电网需要构建统一的通信网络及协议,现有的现场总线网络及协议已经不能满足当前城市智能化发展的要求,而发展太网则成为发展的必然手段,因此基于MODBUS-RTU协议通信软件的设计是解决上述问题的根本原因.因此本文阐述基于MODBUS-RTU协议通信软件的设计和实现.
关键词：MODBUS-RTU；集中监控；以太网
随着互联网+战略以及构建智慧城市的要求,MODBUS协议被广泛的应用,这主要是因为MODBUS具有免费、开放、简单的特点,因此其被越来越多智能通讯设备所使用.MODBUS协议最早是由美国的Modicon公司推出的,随后在1998年施耐德公司推出的MODBUS TCP网络协议的出现更好地满足了市场和用户的需求,并且其在工业自动化中得到应用.MODBUS协议之所以被广泛的应用主要是因为：一是MODBUS协议标准,开放性比较强；二是可以支持多种设备接口,而且还可以在多种介质上进行传送；三是该协议最简单、最紧凑,而且其很容易被人接受.总体来说MODBUS协议就是实现了通信参和者的从属关系,将主站向从站进行通信请求,从站在接到主站的请求之后,按照相应的要求进行连接,因为从站具有247个地址编码,因此其可以接收多个主站的通信请求,实现了通信信息转化的高速、简单以及可靠等要求.MODBUS协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,并且描述了控制器请求访问其他设备的过程,比如在客户机发出请求之后,服务器需要接收客户机的请求,并且做出相应的处理分析,将处理结果向客户机反馈,客户机接到反馈之后就会做出相应的策略准备.
1 MODBUS协议中的两种传输方式及帧格式
1.1 ASCII和RTU两种传输方式
通过实践,标准的MODBUS协议主要有两种传输模式,也就是ASCII和RTU,这两种传输模式对传输信息的机构都进行了定义,在实践过程中,采于MODBUS串行通信时需要所有参加通信设备输出模式都要保持一致,选择一种传输模式.ASCII在实践中应用的相对比较少,其最大的优点在于可以将字符发送的时间间隔控制在1秒而且不产生错误.而RTU传输模式,传输的消息中每8个字节包含两个四位十六进制字符,因此其传输字符的密度比较高,因此此种传输模式被广泛的应用.具体的传输特征见表1：
综合上述的两种传输渠道,我们一般会将MODBUS的消息作为标准,标志着设备开始工作和终止工作的时间,比如通信设备在接收到消息之后,允许接受消息的设备会按照程序自动读取消息地址,然后判断消息被那个设备处理,并且断定消息的处理结果.一般消息的发送时间字符都是有着严格要求的,以3.5个字符的停顿时间作为开始（如表2的T1-T2-T3-T4所示）.一般在网络波特多样化的环境背景下,字符的时间是比较容易实现的,因此我们可以将消息传输的第一个字符设定为设备地址,传输字符的结构是十六进制的,因此系统会在接收到第一个信号为开始,并且对每个地址域进行判断,判断是否是自己发送的,在最后一个传输字符之后,一个至少3.5个字符时间的停顿标定了消息的结束.一个新的消息可在此停顿后开始.
1.2 一个完整的消息帧格式所包含内容
在整个帧中必须要连续的进行消息的传输,而且传输的时间不能超过3.5个字符时间,因为3.5个字符时间被接受设备看作一个时间节点,如果接受设备在接收到某个信息之后,如果在3.5个字符时间内,其没有接收到信息那么该设备就会将后面接收的信息作为新的指令,当然如果在3.5个字符时间内接收到了新的信息,那么无论其是否属于新的消息,其都会将其作为上一信息的延续,可以说这样的情况都会导致出现错误.
一个典型的消息帧如下所示：
消息帧一般包括两个字符,以RTU报文帧为例,其第一个字节属于地址,其主要是代表主站将信息发送到从站的地址,主要是基于从站都具有唯一的地址编码,这样可以保证信息准确地传递到从站中,而从站在接收到信息之后,要使用地址开头的报文帧进行响应.功能码是报文帧的第二个字节,其主要是主站告诉从站应该执行怎样的操作.而ASIC模式的字符帧格式则和此模式差不多,其主要是采取两个字符报送文帧的一个八位字节,以此实现通信.但是报文帧字符的时间间隔为1秒,超过1秒就会出现传输错误.一般在智能设备的MOdbus应用层中对于通信参数的要求是非常严格的,比如在智能设备设定为断路器时,需要在用户层定义状态参数等,以此保证用户能够根据一定的信息进行网络通信.
MOdbus网络术语工业通信系统,是由智能终端的可编程控制器实现的,因此在某种意义上实现消息帧的手段就是要强化对数据的传输,也就是说Modbus协议中的数据流是由报文中的间隔实现同步的,因此需要从以下这两个方面入手：一是系统必须要采取单MCU设计,才起中断方式实现实时接收,保证报文的同步性；二是必须要对CRC进行校验,但是校验则需要占有一定的软件运行时间,因此其会影响反应速度,因此如果采取标准的CRC计算公式的话会影响系统的运行速度,因此基于现实因素的考虑,基于通信工作的要求采取查表法计算CRC,这样可以保证速度以最快的效率实现通信的需求.
对于MODBUS网络的错误检验主要有奇偶校验和帧检测.它们之间在应用范畴上存在一定的差距,比如奇偶校验主要是对字符的应用,而帧检测则主要针对整个消息.在奇偶校验中需要用户对配置器进行设定,如果将控制器设定为奇校验,那么“1”位数将算到每个字符的位数中；帧检测主要是分为LRC检测和CRC检测.CRC检测的是整个消息内容,因此当设备按照CRC计算得到的消息之后进行对比,如果对比结果相同那么该消息就是正确的,反之则相反.
2 PC机上实现MODBUS通信的方法
一般通信接口的设计必须要具备高速、安全可靠的要求,因此在PC机上实现MODBUS通信的方法主要是要达到上述要求.高速就是保证通讯接口要支持1200-38400之间的标准通信波特率.安全可靠就是其要适应不同的环境,并且能够满足高负荷的绞线.因此在实践中我们经常适应RS-232串行通信标准,而且此种方式在工业领域内非常多见,其属于一种低速率串行通信中增加通信距离的单端标准,一般典型的RS-232有9个接脚,因此再具体的上位机和通信接口的连接上是通过使用RS-485插卡或者RS-232/RS-485转换模块,以此实现多出通信的连接.本文设计的上位机的通信方法是采用带有120特性阻抗的屏蔽双绞线,确认在通讯电缆的两边都有终端匹配电阻,并将屏蔽小心接地.从站数限制为32个以下.
软件设计论文参考资料：
结论：基于MODBUS—RTU协议通信软件设计和实现为大学硕士与本科软件设计毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写软件设计属于什么专业方面论文范文。
