[发明专利]一种Modbus RTU通讯协议提高通讯效率的方法

说明书

本发明公开了一种Modbus RTU通讯协议提高通讯效率的方法。针对ModbusRTU协议的主站和从站，在接收到数据帧开始之后，利用数据帧中接收到的功能码和部分数据内容确定数据长度，并进行以下判断，以功能码和部分数据内容进行该数据帧长度的预判；预判长度达到之后，开始进行循环冗余校验，利用接收到的数据帧获取其中的接收地址，最后按照功能码和数据开始解析。本发明方法不再依靠总线空闲时间来进行判断，而依靠数据帧本身所包含的特点进行判断，使得ModbusRTU的实际通讯速度加快，解决了上述技术问题。

技术领域

本发明涉及了一种Modbus RTU通讯协议改进方法，尤其是涉及了一种Modbus RTU通讯协议提高通讯效率的方法。

背景技术

Modbus RTU是一个开放的串行协议，采用的是主从的通讯方式。Modbus RTU在各个工业行业之中得到了广泛的应用，在诸如各类PLC，控制器，传感器，执行器之中，它已经成为一通用工业标准。

Modbus RTU的通讯模式为请求/应答的方式，主站发出查询指令，从站根据收到的指令进行处理和应答。

在请求消息中，主站将告知指定的从站(地址)将要执行何种功能(功能码)，并附加以功能码所对应的数据，同时提供了数据帧的CRC校验。

从站收到信息后，将判断这个信息的CRC是否正确，是单播还是广播，这将决定是否需要应答，对于广播不需要应答，如果是单播，则开始判断是否是发给从站本机的：如果非本机则无需应答，并开始对请求的功能码和数据进行解析，对其进行处理，并生成反馈数据帧；如果这个过程中有错误发生，也生成包含错误代码的应答数据帧。

Modbus RTU数据帧在总线上如图1所示，采用的是总线空闲时间的时间阈值来判断一个数据帧的结束(char表示字符字节)。在Modbus RTU的协议中，总线空闲时间的时间阈值这个数据值设定为3.5个字节的长度，即总线空闲时间大于3.5个字节长度的时间阈值情况下，认为是数据帧结束。通常，如果通讯速率低于和等于19200bps，要求严格按照3.5字节的时间进行判断；如果通讯速率高于19200bps，则应该采用1.7500ms作为数据帧结束的判断。

ModbusRTU的协议实现方法如下：

第一，数据帧接收和处理的逻辑如下：串口接收到数据之后，如图2所示，将数据存入到串口数据数组，复位定时器，并以定时器的时间即为数据帧结束的判断值。

第二，如图3所示，定时器发生了溢出中断，即超过了总线空闲时间的时间阈值，说明ModbusRTU的数据帧接收完全，则开始对ModbusRTU的数据帧进行分析，并执行后续的操作。

上面为现有Modbus RTU的工作原理和实现方法。

事实上，Modbus RTU是一个完全开放的协议，可实现于多种硬件平台和软件平台之中，硬件上包括有PC，PLC，各种嵌入式设备等等，运行的操作系统包含了Windows OS，Linux OS，各种嵌入式操作系统以及无操作系统等等。不同的硬件，软件配置都会对ModbusRTU的性能造成影响，例如，所能获得的定时器的精度都存在相当的差异，并不能在所有的情况下都获得毫秒级的精度。

这就导致，为了设备获取更好的兼容性，通常在开发ModbusRTU协议时会将这个数据帧结束的时间阈值判断数值调高，以便兼容不同平台下的Modbus设备，这个数值通常会设定到数十毫秒。这就使得在采用Modbus RTU协议的情况下，其实际通讯速度变差。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，为了更快速的对ModbusRTU数据帧的结束进行判断，本发明提出了一种Modbus RTU通讯协议提高通讯效率的方法，通过一种新的数据帧完整性结束判定来提高效率。在方法上，不采用总线数据的空闲时间作为判断，而是利用了ModbusRTU数据帧本身的特点来做判断。