Modbus協議兩種傳輸方式的區(qū)別

　　常用的MODBUS通訊規(guī)約有兩種，一種是MODBUS ASCII模式，一種是MODBUS RTU模式。每個設備必須都有相同的傳輸模式。所有設備都支持RTU模式，ASCII傳輸模式是選項，那么ASCII模式和RTU模式有什么區(qū)別呢?

　　Modbus協議特點：

　　(1)標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。目前，支持Modbus的廠家超過400家，支持Modbus的產品超過600種。

　　(2)Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

　　(3)Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發(fā)簡單。

　　1、ASCII模式

　　Modbus串行鏈路的設備被配置為使用ASCII模式通信時，報文中的每8位字節(jié)以兩個ASCII字符發(fā)送。例：字節(jié)0X5B會被編碼為兩個字符：0x35和0x42進行傳送(ASCII編碼0x35="5"，0x42="B")，這樣傳輸效率會降低。

　　在ASCII模式，報文用特殊的字符區(qū)分幀起始和幀結束。一個報文必須以一個‘冒號’(：)(ASCII十六進制3A)起始，以‘回車-換行’(CRLF)對(ASCII十六進制0D和0A)結束。設備連續(xù)的監(jiān)視總線上的‘冒號’字符。當收到這個字符后，每個設備解碼后續(xù)的字符一直到幀結束。報文中字符間的時間間隔可以達一秒。如果有更大的間隔，則接受設備認為發(fā)生了錯誤。

　　當控制器設為在Modbus網絡上以ASCII(美國標準信息交換代碼)模式通信，在消息中的每個8Bit字節(jié)都作為兩個ASCII字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點是字符發(fā)送的時間間隔可達到1秒而不產生錯誤。

　　代碼系統(tǒng)

　　十六進制，ASCII字符0...9，A...F

　　消息中的每個ASCII字符都是一個十六進制字符組成

　　每個字節(jié)地位

　　1個起始位

　　7個數據位，最小的有效位先發(fā)送

　　1個奇偶校驗位，無校驗則無

　　1個停止位(有校驗時)，2個Bit(無校驗時)

　　錯誤檢測域

　　LRC(縱向冗長檢測)

　　2、RTU模式

　　當設備使用RTU(RemoteTerminalUnit)模式在Modbus串行鏈路通信，報文中每個8位字節(jié)含有兩個4位十六進制字符。這種模式的主要優(yōu)點是較高的數據密度，在相同的波特率下比ASCII模式有更高的傳輸效率。每個報文必須以連續(xù)的字符流傳送。

　　當控制器設為在Modbus網絡上以RTU(遠程終端單元)模式通信，在消息中的每個8Bit字節(jié)包含兩個4Bit的十六進制字符。這種方式的主要優(yōu)點是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數據。

　　代碼系統(tǒng)

　　8位二進制，十六進制數0...9，A...F

　　消息中的每個8位域都是一個兩個十六進制字符組成

　　每個字節(jié)地位

　　1個起始位

　　8個數據位，最小的有效位先發(fā)送

　　1個奇偶校驗位，無校驗則無

　　1個停止位(有校驗時)，2個Bit(無校驗時)

　　錯誤檢測域

　　CRC(循環(huán)冗長檢測)

　　RTU傳輸模式應用有自報、兼容、查詢、以及調試四種工作模式。

　　RTU傳輸模式：

　　a)自報工作模式

　　事件觸發(fā)(被測要素值發(fā)生一定變化)時，遙測站主動發(fā)送數據;定時觸發(fā)時，遙測站應按規(guī)定的時間主動上報發(fā)送數據;

　　自報工作模式下RTU在整點上報和預警加報時上線，完成數據傳輸后又自動下線。自報主要應用于短時間通訊、長時間待機，因此在功耗上遠遠低于兼容式工作模式。自報模式下GPRS通訊模塊處于休眠狀態(tài)，可以通過短信進行遠程修改配置參數。

　　b)兼容工作模式

　　表示同時包括查詢和自報兩種工作模式，兼容式工作模式下RTU一開機啟動就會自動連接服務中心，并且一直保持在線;如果出現網絡故障RTU設備就會自動重新連接。此模式下，水文監(jiān)測管理平臺可以進行召測、召拍等操作。

　　由于無線通信模塊是一個比較耗電的單元，在自報模式下，RTU只在小時報或加報報時候才會上線，否則會關閉其電源。在兼容模式下則會一直保持在線，此時功耗會較高。

　　c)查詢工作模式

　　中心站發(fā)出指令主要用于對遙測站進行數據查詢、參數(狀態(tài))設置或設備控制;

　　遙測站應響應指令發(fā)送所查詢的數據或狀態(tài)、設置參數或執(zhí)行控制設備指令并返回執(zhí)行結果。

　　d) 調試工作模式

　　調試模式下，主要用于RTU外接水位、雨量、攝像頭等設備的安裝測試。

　　安裝測試作用：一是測試通信線路是否正常，二是用于驗證遙測站采集傳輸的正確性，并告訴中心站，測試數據只做檢查用，不存儲。

　　MODBUS的ASCII協議和RTU協議相比，MODBUS ASCII協議擁有開始和結束標記，而MODBUS RTU卻沒有，所以ASCII協議的程序中對數據包的處理能更加方便。

　　MODBUS ASCII協議的DATA域傳輸的都是可見的ASCII字符，因此在調試階段就顯得更加直觀，另外LRC校驗程序也比較容易編寫，這些都是MODBUS ASCII的優(yōu)點。

　　MODBUS ASCII的主要缺點是傳輸效率低，因為傳輸的都是可見的ASCII字符，原來用RTU傳輸的數據每一個字節(jié)，用ASCII的話都要把這個字節(jié)拆分兩個字節(jié)，比如RTU傳輸一個十六進制數0xF9，ASCII就需要傳輸字符''F''和字符''9''，對應的ASCII碼0x46和0x39兩個字節(jié)，這樣傳輸的效率肯定就比RTU低。

　　所以一般來說，如果所需要傳輸的數據量較小可以考慮使用ASCII協議，如果所需傳輸的數據量比較大，最好能使用RTU協議。

　　另外，由于ASCII協議有開始標志和結束標志，所以一個數據包之間的各字節(jié)間的傳輸間隔時間可以大于1秒，而MODBUS RTU方式下，由于沒有規(guī)定開始和結束標記，所以協議規(guī)定每兩個字節(jié)之間發(fā)送或者接收的時間間隔不能超過3.5倍字符傳輸時間。如果兩個字符時間間隔超過了3.5倍的字符傳輸時間，就認為一幀數據已經接收，新的一幀數據傳輸開始，所以RTU方式下兩個字節(jié)間傳輸間隔有時間要求。MODBUS 的ASCII和RTU兩種協議的這一區(qū)別，可能決定某些應用場合只能選用其中一種協議。