从0开始Modbus RTU通信到编程实战（4）

一、Modbus RTU通信流程

如果在一个正确接收的 MODBUS ADU 中，不出现与请求 MODBUS 功能有关的差错，那么服务器至客户机的响应数据域包括请求数据。如果出现与请求 MODBUS 功能有关的差错，那么域包括一个异常码，服务器应用能够使用这个域确定下一个执行的操作。
例如，客户机能够读一组离散量输出或输入的开/关状态，或者客户机能够读/写一组寄存器的数据内容。
当服务器对客户机响应时，它使用功能码域来指示正常(无差错)响应或者出现某种差错(称为异常响应)。对于一个正常响应来说，服务器仅对原始功能码响应。

对于异常响应，服务器返回一个与原始功能码等同的码，设置该原始功能码的最高有效位为逻辑 1。

主机上MODBUS 事务处理的一般处理过程，程序大致的框架也是如此。

一旦服务器处理请求，使用合适的 MODBUS 服务器事务建立 MODBUS 响应。根据处理结果，可以建立两种类型响应：
（1）一个正 MODBUS 响应：响应功能码=请求功能码
（2）一个MODBUS 异常响应：用来为客户机提供处理过程中与被发现的差错相关的信息；响应功能码 = 请求功能码 +0x80；提供一个异常码来指示差错原因。

传输模式状态图：

主节点状态图：

二、校验和异常处理

1、校验码

modbus rtu中一般使用循环冗余校验（CRC），循环冗余校验(CRC)字段为两个字节，包含一个二进制16位值，发送设备计算CRC值，将CRC值附加到报文中，在接收报文过程中，接收设备重新计算CRC值，并将计算值与接收到的CRC字段中实际值相比较，如果两个值不相等，则说明报文有错误。

通过对一个16位寄存器预装载全“1"来启动CRC计算，然后开始将报文中的后续8位字节与当前寄存器中的内容进行计算，只有每个字符中的8个数据位参与生成CRC的计算，起始位，停止位和校验
位不参与CRC 计算。

在生成CRC过程中，每个8位字符与寄存器中的值异或，然后，向最低有效位(1LSB)方向移动这个结果，而用零填充最高有效位(MSB)，提取并检查LSB，如果LSB为1，则寄存器中的值与一个固定的预置值异或：如果LSB为0，则不进行异或操作。

这个过程将重复直到执行完8次移位、完成最后一次(第8次)移位之后，下一个8位字节与寄存器的当前值异或，然后像上述描述的那样重复8次这个过程，在已经计算报文中所有字节之后，寄存器的最终值就是CRC。