Modbus通訊協(xié)議是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的通訊協(xié)議，其重要性不言而喻。在Modbus協(xié)議中，RTU（遠(yuǎn)程終端單元）格式是最常見的消息傳輸格式之一。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蜏?zhǔn)確性，Modbus RTU消息通常會進(jìn)行CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）計算。

Modbus RTU協(xié)議簡介

ModbusRTU協(xié)議采用主/從架構(gòu)，基于串行通信鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。RTU格式的消息包括地址、功能碼、數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼等部分。其中，地址用于標(biāo)識從設(shè)備，功能碼表示請求或響應(yīng)的類型，數(shù)據(jù)字段包含所需傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)據(jù)，而校驗(yàn)碼則用于檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中可能出現(xiàn)的錯誤。

Modbus RTU消息的結(jié)構(gòu)如下：

地址字段：1個字節(jié)，用于標(biāo)識從設(shè)備的地址；

功能碼字段：1個字節(jié)，表示請求或響應(yīng)的類型；

數(shù)據(jù)字段：可變長度，根據(jù)具體需求而定；

CRC校驗(yàn)碼：2個字節(jié)，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?/p>

Modbus RTU消息CRC計算的必要性

在Modbus RTU消息傳輸過程中，由于通信鏈路可能受到各種干擾因素的影響，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯誤。為了確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，需要對RTU消息進(jìn)行CRC計算。CRC作為一種常用的消息校驗(yàn)方法，可以有效地檢測出數(shù)據(jù)傳輸過程中引入的錯誤，從而保障通信的可靠性。

Modbus RTU消息CRC計算方法

Modbus RTU消息通常采用CRC-16算法進(jìn)行CRC計算。CRC-16算法基于多項(xiàng)式計算，利用初始值和異或運(yùn)算對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終得到校驗(yàn)碼。以下是CRC-16計算方法的步驟：

將消息數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位進(jìn)行處理；

選擇一個多項(xiàng)式（例如0x1021），并給出一個初始值（通常為0xFFFF）；

對每個字節(jié)進(jìn)行處理，采用位移和異或運(yùn)算計算校驗(yàn)值；

將得到的校驗(yàn)值與初始值進(jìn)行異或運(yùn)算，得到最終的CRC值。

在計算過程中，每個字節(jié)都會按照預(yù)設(shè)的多項(xiàng)式進(jìn)行位移和異或運(yùn)算，最終得到的CRC值將作為RTU消息的校驗(yàn)碼。在接收端，可以通過同樣的方法對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，以確保數(shù)據(jù)的完整性。

Modbus協(xié)議在串行鏈路上的報文格式如下所示：

Modbus RTU消息CRC計算的實(shí)例

以下通過兩個實(shí)例來說明如何正確計算Modbus RTU消息的CRC：

實(shí)例1：計算包含數(shù)據(jù)的Modbus RTU消息的校驗(yàn)值假設(shè)有一個Modbus RTU消息，其地址字段為0x01，功能碼為0x03（讀多個保持寄存器），數(shù)據(jù)字段包含兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)（0x1234和0x5678），那么如何計算該消息的CRC校驗(yàn)值呢？

首先，將地址、功能碼和數(shù)據(jù)字段合并成一個字節(jié)序列，然后按照上述步驟進(jìn)行CRC計算。假設(shè)選擇的初始值為0xFFFF，多項(xiàng)式為0x1021，那么最終得到的CRC校驗(yàn)碼為0x5B77。將該校驗(yàn)碼添加到消息的末尾，即可完成Modbus RTU消息的CRC計算。