1.modbus基础知识

1.1什么是modbus

   1. Modbus是一种串行通信协议，最初由Modicon（目前属于施耐德电气公司）于1979年开发
   2. Modbus协议是应用在Modicon产品上的，后来才被移植到其他产品上
   3. Modbus协议的通信接口可以有多种选择，如RS232、RS485、以太网等

1.2 协议特点

1. 支持主从方式，即主站、从站
2. Modbus协议主要分为两种格式，即Modbus RTU和Modbus ASCII,Modbus RTU使用二进制格 式传输数据，而Modbus ASCII则将数据以ASCII码形式进行传输。此外，Modbus还可以通过TCP/IP协议进行网络通信，称为Modbus TCP/IP。

1.3 协议格式

   1. 起始地址（也就是常说的站号）
   2. 功能码 （01，03，06，10，16等等）
   3. 数据内容
   4. 校验码（CRC16校验）

2.modbus-crc16校验原理方法以及手算验证

2.1 校验方法

 CRC计算方法：
    1.预置1个16位的寄存器为十六进制FFFF(即全为1);称此寄存器为CRC寄存器;
    2.把第一个8位二进制数据(既通讯信息帧的第一个字节)与16位的CRC寄存器的低8位相异或，把结果放于CRC寄存器;
    3.把CRC寄存器的内容右移一位(朝低位)用0填补最高位，并检查右移后的移出位;
    4.如果移出位为0:重复第3步(再次右移一位);如果移出位为1:CRC寄存器与多项式A001(1010 0000 0000 0001)进行异或;
   5.重复步骤3和4，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理;
   6.重复步骤2到步骤5，进行通讯信息帧下一个字节的处理;
   7.将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的16位CRC寄存器的高、低字节进行交换;

2.2 校验参考代码

     /*
    * @name   CRC_Check
    * @brief  CRC校验
    * @param  CRC_Ptr->数组指针，LEN->长度
    * @retval CRC校验值      
*/
uint16_t CRC_Check(uint8_t *CRC_Ptr,uint8_t LEN)
{
    uint16_t CRC_Value = 0;
    uint8_t  i         = 0;
    uint8_t  j         = 0;

    CRC_Value = 0xffff;
    for(i=0;i<LEN;i++)  //LEN为数组长度
    {
        CRC_Value ^= *(CRC_Ptr+i);
        for(j=0;j<8;j++)
        {
            if(CRC_Value & 0x00001)
                CRC_Value = (CRC_Value >> 1) ^ 0xA001;
            else
                CRC_Value = (CRC_Value >> 1);
        }
    }
    CRC_Value = ((CRC_Value >> 8) +  (CRC_Value << 8)); //交换高低字节

    return CRC_Value;
}

2.3 手算校验过程

 我们以这个数据包为例，来分析一下校验过程：
    Tx:000002-01 03 00 00 00 0A C5 CD
     01 起始地址   03功能码  C5 CD 校验码

1. 第一个数据为0x01 ,与0xffff，进行异或运算，得到的数值为0xfffe

2. 0xfffe与0x01进行相与运算，得到的数值为0，所以直接向右移1位，得到的结果为0111 1111 1111 1111

3. 现在是第一个数据向右移出1位了，重复上述过程

4. 0111 1111 1111 1111（0x7ffff）与0x01相与，得到的结果为1，所以向右移出一位，得到的结果为0011 1111 1111 1111与0xA001进行异或运算得到的结果为1001 1111 1111 1110（0x9FFE)

5. 1-5的运算过程如下图（演算的正式过程）
   

6. 现在第一个数据向右移出2位了，重复上述过程

7. 经过演算第一个最后的结果为807E,草图如下（演算的草图）

为了方便演示，我们直接写成C程序跑一下上述过程，看下对不对

经过程序运算，算的的第一个数据0x01的校验码为0x807e，与我们手算的结果一致
接下来拿807e作为tmp的数值，接着运行下一个数据0x03,同理接着运行至最后一个数据0x0A,得到最终的crc计算结果C5CD

最终的运行结果为

modbus测试程序

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    // Tx:000000-01 03 00 00 00 0A C5 CD
    unsigned short tmp = 0xffff;
    unsigned short val = 0;
    unsigned char buff[6] = {0};
    buff[0] = 0x01;
    buff[1] = 0x03;
    buff[2] = 0x00;
    buff[3] = 0x00;
    buff[4] = 0x00;
    buff[5] = 0x0A;

   for(int n = 0; n < 6; n++)
  {
    tmp = buff[n] ^ tmp;
    printf("异或数据为：%x\n",tmp);
    for(int i = 0;i < 8;i++){  /*此处的8 -- 指每一个char类型又8bit，每bit都要处理*/
       
        printf("遍历层数为：%d\t\t最后一位的数为:%d",i*n, tmp & 0x01);
        printf("\t当前tmp为:%x\n",tmp );
        if(tmp & 0x01){
            
            tmp = tmp >> 1;
            tmp = tmp ^ 0xa001;
        }   
        else{
            tmp = tmp >> 1;
        }   
    }   
    printf("第%d个数据通过crc16校验后为 %x\n",n,tmp);
}  



/*将CRC校验的高低位对换位置*/
val = tmp >> 8;
val = val | (tmp << 8); 
printf("交换后为: %X\n",val);
return 0;
}

最后

1.单片机连续发送时，两帧之间的时间大于等于为3.5个字符
2.如有错误，欢迎批评指正