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一、Modbus协议概述

Modbus协议是一种串行通讯协议，广泛应用于工业控制系统中的设备之间的通讯。它采用主从通讯模式，即一个主设备可以与多个从设备进行通讯。Modbus协议具有简单、可靠、易于实现等特点，因此在工业自动化领域得到了广泛应用。

Modbus协议的基本原理是通过主设备发送请求帧给从设备，从设备接收到请求帧后，根据请求帧中的功能码执行相应的操作，并将结果以响应帧的形式返回给主设备。通过这种方式，主设备可以实现对从设备的监控和控制。

在工业控制系统中，Modbus协议的应用非常广泛。它可以用于连接各种传感器、执行器、控制器等设备，实现数据的采集、传输和处理。同时，Modbus协议还支持多种数据传输方式，包括ASCII、RTU和TCP等，可以满足不同场景下的需求。

二、Modbus ASCII协议详解

（图源网络，侵删）

Modbus ASCII协议是Modbus协议的一种形式，它采用ASCII字符进行数据传输。下面我们将详细解析Modbus ASCII协议的工作原理、帧格式以及CRC校验等方面。

工作原理和数据传输方式

Modbus ASCII协议的工作原理与Modbus协议基本相同，也是采用主从通讯模式。主设备发送请求帧给从设备，从设备根据请求帧中的功能码执行相应操作，并将结果以响应帧的形式返回给主设备。

在数据传输方式上，Modbus ASCII协议采用ASCII字符进行传输。每个字符由两个十六进制数表示，例如字符'A'由'41'表示。这种传输方式使得Modbus ASCII协议具有较好的可读性，方便调试和排查问题。

帧格式解析

Modbus ASCII协议的帧格式包括起始符、设备地址、功能码、数据位和结束符等部分。起始符用于标识帧的开始，设备地址用于指定目标从设备的地址，功能码用于指定要执行的操作类型，数据位用于传输实际的数据内容，结束符用于标识帧的结束。

具体来说，Modbus ASCII协议的帧格式如下：

起始符：由冒号':'表示，占一个字节。

设备地址：由两个ASCII字符表示，占两个字节。地址范围是01-99或A0-FF。

功能码：由两个ASCII字符表示，占两个字节。功能码用于指定要执行的操作类型，如读取线圈状态、写入单个寄存器等。

数据位：根据功能码的不同，数据位的长度和内容也会有所差异。数据位用于传输实际的数据内容，可以是寄存器地址、数据值等。

CRC校验码：由两个ASCII字符表示，占两个字节。CRC校验码用于检验帧的完整性，确保数据在传输过程中没有被篡改或丢失。

结束符：由回车和换行符' '表示，占两个字节。

CRC校验在Modbus ASCII协议中的作用和实现方法

CRC校验在Modbus ASCII协议中起着至关重要的作用。它通过对帧中的数据进行计算，生成一个校验码，并将其附加在帧的末尾。接收方在接收到帧后，会重新计算数据的CRC校验码，并与帧中附带的校验码进行比对。如果两者一致，则说明数据在传输过程中没有发生错误；如果不一致，则说明数据出现了错误，需要进行相应的处理。

CRC校验的实现方法一般采用多项式除法的方式。发送方将帧中的数据作为被除数，与一个预定义的多项式进行除法运算，得到的余数即为CRC校验码。接收方同样使用相同的多项式进行除法运算，并比较得到的余数是否与帧中附带的校验码一致。

三、Modbus ASCII协议通讯流程分析

Modbus ASCII协议的通讯流程主要包括主从通讯的流程和原理，以及数据的传输顺序和过程。

主从通讯的流程和原理

在Modbus ASCII协议中，主设备负责发起通讯请求，从设备则负责响应请求并返回数据。主设备通过发送请求帧给从设备，指定要执行的操作和从设备的地址。从设备在接收到请求帧后，会根据其中的功能码执行相应的操作，并将结果以响应帧的形式返回给主设备。主设备在接收到响应帧后，会对数据进行处理和应用。

数据的传输顺序和过程

在Modbus ASCII协议的通讯过程中，数据的传输顺序和过程严格按照帧格式进行。首先，主设备发送请求帧给从设备，包括起始符、设备地址、功能码和数据位等信息。然后，从设备接收到请求帧后，进行解析并执行相应的操作。执行完毕后，从设备将结果以响应帧的形式发送回主设备，响应帧同样包含起始符、设备地址、功能码和数据位等信息，并附加CRC校验码以确保数据的完整性。最后，主设备接收到响应帧后，进行CRC校验并提取数据内容进行处理。