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一、Modbus協議概述

Modbus協議是一種串行通訊協議，廣泛應用于工業控制系統中的設備之間的通訊。它采用主從通訊模式，即一個主設備可以與多個從設備進行通訊。Modbus協議具有簡單、可靠、易于實現等特點，因此在工業自動化領域得到了廣泛應用。

Modbus協議的基本原理是通過主設備發送請求幀給從設備，從設備接收到請求幀后，根據請求幀中的功能碼執行相應的操作，并將結果以響應幀的形式返回給主設備。通過這種方式，主設備可以實現對從設備的監控和控制。

在工業控制系統中，Modbus協議的應用非常廣泛。它可以用于連接各種傳感器、執行器、控制器等設備，實現數據的采集、傳輸和處理。同時，Modbus協議還支持多種數據傳輸方式，包括ASCII、RTU和TCP等，可以滿足不同場景下的需求。

二、Modbus ASCII協議詳解

（圖源網絡，侵刪）

Modbus ASCII協議是Modbus協議的一種形式，它采用ASCII字符進行數據傳輸。下面我們將詳細解析Modbus ASCII協議的工作原理、幀格式以及CRC校驗等方面。

工作原理和數據傳輸方式

Modbus ASCII協議的工作原理與Modbus協議基本相同，也是采用主從通訊模式。主設備發送請求幀給從設備，從設備根據請求幀中的功能碼執行相應操作，并將結果以響應幀的形式返回給主設備。

在數據傳輸方式上，Modbus ASCII協議采用ASCII字符進行傳輸。每個字符由兩個十六進制數表示，例如字符'A'由'41'表示。這種傳輸方式使得Modbus ASCII協議具有較好的可讀性，方便調試和排查問題。

幀格式解析

Modbus ASCII協議的幀格式包括起始符、設備地址、功能碼、數據位和結束符等部分。起始符用于標識幀的開始，設備地址用于指定目標從設備的地址，功能碼用于指定要執行的操作類型，數據位用于傳輸實際的數據內容，結束符用于標識幀的結束。

具體來說，Modbus ASCII協議的幀格式如下：

起始符：由冒號':'表示，占一個字節。

設備地址：由兩個ASCII字符表示，占兩個字節。地址范圍是01-99或A0-FF。

功能碼：由兩個ASCII字符表示，占兩個字節。功能碼用于指定要執行的操作類型，如讀取線圈狀態、寫入單個寄存器等。

數據位：根據功能碼的不同，數據位的長度和內容也會有所差異。數據位用于傳輸實際的數據內容，可以是寄存器地址、數據值等。

CRC校驗碼：由兩個ASCII字符表示，占兩個字節。CRC校驗碼用于檢驗幀的完整性，確保數據在傳輸過程中沒有被篡改或丟失。

結束符：由回車和換行符' '表示，占兩個字節。

CRC校驗在Modbus ASCII協議中的作用和實現方法

CRC校驗在Modbus ASCII協議中起著至關重要的作用。它通過對幀中的數據進行計算，生成一個校驗碼，并將其附加在幀的末尾。接收方在接收到幀后，會重新計算數據的CRC校驗碼，并與幀中附帶的校驗碼進行比對。如果兩者一致，則說明數據在傳輸過程中沒有發生錯誤；如果不一致，則說明數據出現了錯誤，需要進行相應的處理。

CRC校驗的實現方法一般采用多項式除法的方式。發送方將幀中的數據作為被除數，與一個預定義的多項式進行除法運算，得到的余數即為CRC校驗碼。接收方同樣使用相同的多項式進行除法運算，并比較得到的余數是否與幀中附帶的校驗碼一致。

三、Modbus ASCII協議通訊流程分析

Modbus ASCII協議的通訊流程主要包括主從通訊的流程和原理，以及數據的傳輸順序和過程。

主從通訊的流程和原理

在Modbus ASCII協議中，主設備負責發起通訊請求，從設備則負責響應請求并返回數據。主設備通過發送請求幀給從設備，指定要執行的操作和從設備的地址。從設備在接收到請求幀后，會根據其中的功能碼執行相應的操作，并將結果以響應幀的形式返回給主設備。主設備在接收到響應幀后，會對數據進行處理和應用。

數據的傳輸順序和過程

在Modbus ASCII協議的通訊過程中，數據的傳輸順序和過程嚴格按照幀格式進行。首先，主設備發送請求幀給從設備，包括起始符、設備地址、功能碼和數據位等信息。然后，從設備接收到請求幀后，進行解析并執行相應的操作。執行完畢后，從設備將結果以響應幀的形式發送回主設備，響應幀同樣包含起始符、設備地址、功能碼和數據位等信息，并附加CRC校驗碼以確保數據的完整性。最后，主設備接收到響應幀后，進行CRC校驗并提取數據內容進行處理。