文章目录一 Modbus RTU 协议1.1 Modbus 协议分类及通信过程1.2 Modbus-RTU 协议数据帧格式二 Modbus RTU 主站上位机2.1 界面设计2.2 编码实现2.2.1 串口操作2.2.2 从站操作2.2.3 信息显示2.3 测试其他Modbus总线协议属于应用层协议，是一种常见的工业系统通讯协议，被广泛应用于工业领域。本篇将对Modbus RTU协议进行详细介绍，并实现一个基于Qt的Modbus RTU主站上位机。一 Modbus RTU 协议1.1 Modbus 协议分类及通信过程Modbus协议分为三类，包括：Modbus-RTU，Modbus-ASCII和Modbus-TCP。Modbus是主从方式通信，通信由主机发起，一问一答式，从机无法主动向主机发送数据。《GB/T 19582.2》中规定：RTU 模式中每个字节为11位，格式为：8bit数据位（先发地位）、1bit起始位、1bit奇偶校验、1bit停止位。默认使用偶校验，也可以使用其他模式（奇校验、无校验）。使用无校验时要求2个停止位，以此来满足11bit的数据。发送字符或字节的顺序为从左到右，如下图所示：通过配置，设备可以接受奇校验，偶校验或无校验，如果无校验，那么传送一个附加的停止位来填充字符帧使其成为完整的11位异步字符，如下图所示：1.2 Modbus-RTU 协议数据帧格式Modbus-RTU帧最大长度为256字节，帧描述如下：地址码：1个字节的从机地址码。0：广播地址；1-247：从机地址；248-255：保留；功能码：常用的就是01、02、03、04、05、06、15和16，具体描述见下表；数据区：数据区包括起始地址、数量和数据，这三项均是大端模式；CRC校验：两个字节，小端模式，校验的数据范围为：地址码+功能码+数据区。功能码的具体描述见下表：功能码名称作用01读取线圈状态取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF）02读取输入状态取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF）03读取保持寄存器在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值04读取输入寄存器在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值05强置单线圈强置一个逻辑线圈的通断状态06预置单寄存器把具体二进制装入一个保持寄存器07读取异常状态取得8个内部线圈的通断状态，这8个线圈的地址由控制器决定，用户逻辑可以将这些线圈定义，以说明从机状态，短报文适宜于迅速读取状态08会送诊断校验把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴09编程（只用于484）使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑10控询（只用于484）可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是否完成其操作任务，仅在含有功能码9的报文发送后，本功能码才能发送11读取事件计数可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应答产生通信错误时。12读取通信事件记录可使主机检索每台从机的Modbus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出相关错误13编程（184/384 484 584）可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑14探询（184/384 484 584）可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能13的报文发送后，本功能码才得发送15强置多线圈强置一串连续逻辑线圈的通断16预置多寄存器把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器17报告从机标识可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态18（884 和 MICRO 84）可使主机模拟编程功能，修改PC状态逻辑19重置通信链路发生非可修改错误后，使从机复位QModbusDataUnit 是 Qt Modbus 模块中的一个核心类，用于表示Modbus协议中一次读写操作所涉及的数据单元。如下表所示：QModbusDataUnit::RegisterType 枚举值Modbus功能码寄存器类型（通俗名称）读写属性Coils01,05,15线圈，位数据（1bit）读写DiscreteInputs02离散输入，位数据（1bit）只读InputRegisters04输入寄存器，字数据（16bits）只读HodingRegister03,06,16保持寄存器，字数据（16bits）读写二 Modbus RTU 主站上位机2.1 界面设计基于 Qt 设计上位机界面，包括通信方式选择，串口配置，读写配置，设备参数设置，发送/接收数据展示，发送数据和接收数据。具体界面设置如下图所示：2.2 编码实现上位机软件主要功能包括串口操作、从站操作以及信息显示三个部分。2.2.1 串口操作首先将通信方式设置为Serial Port，然后配置串口参数，包括串口号、波特率、数据位、校验位、停止位、超时时间和重复次数。其中，串口号通过自动搜索获取当前可用的串口，实现方式如下：foreach(constQSerialPortInfoinfo,QSerialPortInfo::availablePorts()){ui-comboBoxPort-addItem(info.portName());}串口操作主要是打开串口和关闭串口，具体实现如下：voidMainWindow::on_pushButton_clicked(){if(m_stop){if(modbusDevice){modbusDevice-disconnectDevice();delete modbusDevice;modbusDevice=nullptr;}intindex=ui-cboxConnectType-currentIndex();if(0==index){modbusDevice=newQModbusRtuSerialMaster(this);//配置串口参数modbusDevice-setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialPortNameParameter,ui-comboBoxPort-currentText(
