1。2 设计目标要求

本课题主要是根据自由协议、Modbus RTU协议和Modbus TCP协议的基本内容，硬件上使用STM32的串口通讯模块和以太网模块来进行数据的传输，在软件上编写Modbus RTU和Modbus TCP协议程序，以及自由协议子程序、协议转换子程序、发送中断子程序、接收中断子程序等。然后，利用STM32开发板调试ARM程序，完成自由协议与Modbus RTU和Modbus TCP协议之间的相互转换功能，同时，利用串口调试工具和以太网调试工具，验证自由协议与Modbus RTU和Modbus TCP协议相互转换程序的功能。

第二章Modbus协议和STM32嵌入式系统简介

2。1 Modbus RTU协议简介

Modbus通讯协议是一项来自于MODICON公司研发的主从信息传输方式的协议。该协议多年来在工业系统内被广泛运用到生产实践之中，逐渐成为工业生产中的主流趋势，逐步成为全球工业控制方面常见的工业信息传输规范。此协议无论是在RS232，RS422，RS485还是以太网接口，都能够在不一样的传输媒介里开展串行异步数据传输，由于协议规格简单明了，对于不同的工业设置环境，都易于融合其中。

Modbus作为一种主从通信协议，其特点为经济适用，能够普遍地适用于当代工业现场的微型计算机设施之中。Modbus通信协议中制定了包括功能码、地址码、数据码以及CRC校验码这些共同的信息帧传输规范。在现场环境之中的Modbus微型计算机设施可以辨认出信息帧，通过对信息帧内容的分析，对功能性指令进行响应。把每一个Modbus微型计算机设施互相衔接，在工业生产中形成新的网络结构体系，从而将工业数据的统一监管并且可以进行分析处理。Modbus工业网络体系通讯的时候，这个协议之中每一个从机要配备自己的固定不变的设施地址，这些从机还需要能够辨认出从主机发送过来的信息。从机在接收到Modbus有效的数据帧之后，按数据帧里面的功能码命令做出相符的回应，再编辑成数据帧传送给上面的主机。这个协议拥有简易开放、适用性高、便捷实用的优点，易于开发和实现。它是一个十分经典的通讯协议，有着非常精练的数据帧格式。

目前，此协议有RTU方式和TCP方式这两种常见的数据传送方式。

2。1。1 Modbus RTU报文格式

传输字符：

编码系统为8位二进制

每个字节格式：

1个起始位 

8个数据位 

1个奇偶校验位，无校验则无 

1个停止位，没有奇偶校验则为两位 

错误帧检验方式：CRC循环冗长检测

主控设备在进行Modbus RTU信息发送时，数据大都是以连续的方式发送的，所以在发送一个Modbus消息帧的后面要间隔一定的时长，才能有效地避免消息帧紊乱，为后面的协议转换做好准备[2]。

在信息传输过程中，主控设备及从设备会持续不断地检测网络数据，处于等待消息帧发送状态。一旦接收到消息帧，就会对消息帧没得设备号进行判断，是否和从机的设备号一样。如果判断正确，从机则会对消息帧进行有效消息的提取，并且按照其中的指令作出回应以相同格式得消息帧出输给上位机[3]。

RTU消息帧的格式如表2-1所示。

表2-1 Modbus RTU 消息帧

自由协议帧的基本格式如下:

DLE STX 地址 命令 DATA DLE EXT 校验和

图2-1  自由协议帧的基本格式