modbus rtu javascript的client代码

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mob64ca13feda16 2025-01-02 17:26:47

文章标签 modbus crc 寄存器数据校验码 文章分类 JavaScript 前端开发

文章目录

Modbus协议
Modbus特点
本文重点：ModbusRTU的功能码使用（以下数据均使用16进制）

1、功能码01：读1路或多路开关量线圈输出状态
2、功能码02：读1路或多路开关量状态输入
3、功能码03：读多路保持寄存器（寄存器可读可写，修改寄存器数据使用06或10功能码）
4、功能码04：读多路输入寄存器（寄存器只能读取不能写入）
5、功能码05：写1路开关量输出
6、功能码06：写单路寄存器
7、功能码10：写多路寄存器

附：ModbusCRC16校验算法

Modbus协议

Modbus是OSI模型第七层上的应用层报文传输协议，它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信。
Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。

Modbus特点

Modbus具有以下几个特点：
（1）标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。
（2）Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。
（3）Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂，用户使用容易，厂商开发简单。

本文重点：ModbusRTU的功能码使用（以下数据均使用16进制）

1、功能码01：读1路或多路开关量线圈输出状态

例如：主机要读取地址为01，开关量DO1，DO2的输出状态。

从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：

起始地址	DO寄存器数据	备注
0000	02	DO1输出状态为“0”，DO2输出状态为“1”

主机发送的报文格式：

主机发送	字节数	发送的信息	备注
从机地址	1	01	发送至设备地址为01的从机
功能码	1	01	读开关量输出状态
起始BIT位	2	0000	起始BIT位地址为 0000
读数据长度	2	0002	读取2路继电器线圈输出状态位
CRC校验码	2	BDCB	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

从机（PDM）响应返回的报文格式：

从机响应	字节数	返回的信息	备注
从机地址	1	01	来自从机 01
功能码	1	01	读开关量输出状态
数据长度	1	01	1个字节（8个BIT位）
DO状态数据	1	02	DO寄存器内容（0B00000010）
CRC校验码	2	D049	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

2、功能码02：读1路或多路开关量状态输入

例如：主机要读取地址为01，开关量DI1—DI4的输入状态。

从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：

起始地址	DI寄存器数据	备注
0000	0B	DI1/DI2/DI4输入状态为“1”，DI3输入状态为“0”

主机发送的报文格式：

主机发送	字节数	发送的信息	备注
从机地址	1	01	发送至设备地址为01的从机
功能码	1	02	读开关量输入状态
起始BIT位	2	0000	起始BIT位地址为 0000
读数据长度	2	0004	读取4路开关量输入状态位
CRC校验码	2	79C9	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

从机（PDM）响应返回的报文格式：

从机响应	字节数	返回的信息	备注
从机地址	1	01	来自从机 01
功能码	1	02	读开关量输入状态
数据长度	1	01	1个字节（8个BIT位）
DI状态数据	1	0B	DI寄存器内容（0B00001011）
CRC校验码	2	E04F	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

3、功能码03：读多路保持寄存器（寄存器可读可写，修改寄存器数据使用06或10功能码）

例如：主机要读取地址为01，起始地址为0002的3个从机寄存器数据。

从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：

寄存器地址	寄存器数据	备注
0002	1234	此寄存器里的数据为十进制4660
0003	1111	此寄存器里的数据为十进制4369
0004	2222	此寄存器里的数据为十进制8738

主机发送的报文格式：

主机发送	字节数	发送的信息	备注
从机地址	1	01	发送至地址为01的从机
功能码	1	03	读取寄存器
起始地址	2	0002	起始地址为 0002
数据长度	2	0003	读取3个寄存器（3个字）
CRC校验码	2	A40B	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

从机（PDM）响应返回的报文格式：

从机响应	字节数	返回的信息	备注
从机地址	1	01	来自从机 01
功能码	1	03	读取寄存器
读取字节	1	06	3个寄存器共6个字节
寄存器数据1	2	1234	地址为0002的寄存器的内容
寄存器数据2	2	1111	地址为0003的寄存器的内容
寄存器数据3	2	2222	地址为0004的寄存器的内容
CRC校验码	2	5E43	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

4、功能码04：读多路输入寄存器（寄存器只能读取不能写入）

5、功能码05：写1路开关量输出

例1：开关量输出点DO1，其当前状态为“分”，主机要控制该路继电器“合”。

控制命令为：
“FF00”为控制继电器“合”；
“0000”为控制继电器“分”；
主机发送的报文格式：

主机发送	字节数	发送的信息	备注
从机地址	1	01	发送至地址为01的从机
功能码	1	05	写开关量输出状态
输出BIT位	2	0000	对应输出继电器BIT位（DO1）
控制命令	2	FF00	控制该路继电器输出为“合”状态位
CRC校验码	2	8C3A	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

从机（PDM）响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。

例2：开关量输出点DO2，其当前状态为“合”，主机要控制该路继电器“分”。

主机发送的报文格式：

主机发送	字节数	发送的信息	备注
从机地址	1	01	发送至地址为01的从机
功能码	1	05	写开关量输出状态
输出BIT位	2	0001	对应输出继电器BIT位（DO2）
控制命令	2	0000	控制该路继电器输出为“分”状态位
CRC校验码	2	9C0A	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

从机（PDM）响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。

6、功能码06：写单路寄存器

例如：主机要把数据1E34保存到地址为000B的从机寄存器中（从机设备地址为01），此数据将覆盖寄存器地址里原来的存储信息。

主机发送的报文格式：

主机发送	字节数	发送的信息	备注
从机地址	1	01	发送至地址为01的从机
功能码	1	06	写单路寄存器
寄存器地址	2	000B	要写入的寄存器地址
写入数据	2	1E34	写入的新数据
CRC校验码	2	F07F	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

从机（PDM）响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。

7、功能码10：写多路寄存器

主机利用这个功能码把多个数据保存到PDM表的数据存储器中去。Modbus通讯规约中的寄存器指的是16位（2个字节或1个字），并且高位在前，低位在后。这样PDM的存储器都是2个字节。由于Modbus通讯规约允许每次最多保存60个寄存器，因此PDM一次也最多允许保存60个数据寄存器。

例如：主机要把数据2D7A、42B1、15E8保存到地址为002A、002B、002C的从机寄存器中去（从机设备地址为01）。

主机发送的报文格式：

主机发送	字节数	发送的信息	备注
从机地址	1	01	发送至地址为01的从机
功能码	1	10	写多路寄存器
寄存器地址	2	002A	要写入的寄存器的起始地址
写入数据字长度	2	0003	写入数据的字长度（共3个字）
字节计数	1	06	写入数据的字节长度（共6个字节）
写入数据1	2	2D7A	数据地址002A
写入数据2	2	42B1	数据地址002B
写入数据3	2	15E8	数据地址002C
CRC校验码	2	52FC	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

从机（PDM）响应返回的报文格式：

从机响应	字节数	返回的信息	备注
从机地址	1	01	来自从机01
功能码	1	10	写多路寄存器
起始地址	2	002A	起始地址
数据字长度	2	0003	写入3个字长度
CRC校验码	2	A1C0	由主机计算得到ModbusCRC16校验码，此校验码为2个字节，低字节在前，高字节在后

附：ModbusCRC16校验算法

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: ModbusCRC16
*	功能说明: 标准ModBusCRC16校验计算
*	形    参：buf:需要校验的数据  len:需要校验的数据长度
*	返 回 值: 校验码
*********************************************************************************************************
*/
unsigned short ModbusCRC16( unsigned char * aData, unsigned int aSize )
{
  unsigned short CRC_OUT=0XFFFF;
  unsigned int i,j;
  unsigned char crc_low,crc_high;
  for(i=0;i<aSize;i++)
	{
		CRC_OUT^=aData[i];
		for(j=0;j<8;j++)
		{
			if( (CRC_OUT&0x01)==0x01)
			{
				CRC_OUT>>=1;
				CRC_OUT^=0XA001;
			}
			else
			{
				CRC_OUT>>=1;
			}
		}
	}
  //exchange high and low 8 bit
  crc_low=(unsigned char)CRC_OUT;
  crc_high=(unsigned char)(CRC_OUT>>8);
  CRC_OUT=(unsigned short int)((crc_low<<8)+crc_high);
  
  return CRC_OUT;
}

当然，我们也可以使用查表法来计算CRC校验码：

// CRC 高位字节值表
static const uint8_t s_CRCHi[] = {
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
    0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
    0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
    0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
    0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
} ;
// CRC 低位字节值表
const uint8_t s_CRCLo[] = {
	0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,
	0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,
	0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
	0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,
	0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,
	0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
	0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,
	0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,
	0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
	0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,
	0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,
	0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
	0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,
	0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,
	0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
	0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,
	0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,
	0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
	0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,
	0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,
	0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
	0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,
	0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,
	0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
	0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,
	0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40
};

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: CRC16_Modbus
*	功能说明: 计算CRC。 用于Modbus协议。
*	形    参: _pBuf : 参与校验的数据
*			  _usLen : 数据长度
*	返 回 值: 16位整数值。 对于Modbus ，此结果高字节先传送，低字节后传送。
*
*   所有可能的CRC值都被预装在两个数组当中，当计算报文内容时可以简单的索引即可；
*   一个数组包含有16位CRC域的所有256个可能的高位字节，另一个数组含有低位字节的值；
*   这种索引访问CRC的方式提供了比对报文缓冲区的每一个新字符都计算新的CRC更快的方法；
*
*  注意：此程序内部执行高/低CRC字节的交换。此函数返回的是已经经过交换的CRC值；也就是说，该函数的返回值可以直接放置
*        于报文用于发送；
*********************************************************************************************************
*/
uint16_t CRC16_Modbus(uint8_t *_pBuf, uint16_t _usLen)
{
	uint8_t ucCRCHi = 0xFF; /* 高CRC字节初始化 */
	uint8_t ucCRCLo = 0xFF; /* 低CRC 字节初始化 */
	uint16_t usIndex;  /* CRC循环中的索引 */

    while (_usLen--)
    {
		usIndex = ucCRCHi ^ *_pBuf++; /* 计算CRC */
		ucCRCHi = ucCRCLo ^ s_CRCHi[usIndex];
		ucCRCLo = s_CRCLo[usIndex];
    }
    return ((uint16_t)ucCRCHi << 8 | ucCRCLo);
}

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