Modbus协议两种传输方式的区别

　　常用的MODBUS通讯规约有两种，一种是MODBUS ASCII模式，一种是MODBUS RTU模式。每个设备必须都有相同的传输模式。所有设备都支持RTU模式，ASCII传输模式是选项，那么ASCII模式和RTU模式有什么区别呢?

　　Modbus协议特点：

　　(1)标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。

　　(2)Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。

　　(3)Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。

　　1、ASCII模式

　　Modbus串行链路的设备被配置为使用ASCII模式通信时，报文中的每8位字节以两个ASCII字符发送。例：字节0X5B会被编码为两个字符：0x35和0x42进行传送(ASCII编码0x35="5"，0x42="B")，这样传输效率会降低。

　　在ASCII模式，报文用特殊的字符区分帧起始和帧结束。一个报文必须以一个‘冒号’(：)(ASCII十六进制3A)起始，以‘回车-换行’(CRLF)对(ASCII十六进制0D和0A)结束。设备连续的监视总线上的‘冒号’字符。当收到这个字符后，每个设备解码后续的字符一直到帧结束。报文中字符间的时间间隔可以达一秒。如果有更大的间隔，则接受设备认为发生了错误。

　　当控制器设为在Modbus网络上以ASCII(美国标准信息交换代码)模式通信，在消息中的每个8Bit字节都作为两个ASCII字符发送。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。

　　代码系统

　　十六进制，ASCII字符0...9，A...F

　　消息中的每个ASCII字符都是一个十六进制字符组成

　　每个字节地位

　　1个起始位

　　7个数据位，最小的有效位先发送

　　1个奇偶校验位，无校验则无

　　1个停止位(有校验时)，2个Bit(无校验时)

　　错误检测域

　　LRC(纵向冗长检测)

　　2、RTU模式

　　当设备使用RTU(RemoteTerminalUnit)模式在Modbus串行链路通信，报文中每个8位字节含有两个4位十六进制字符。这种模式的主要优点是较高的数据密度，在相同的波特率下比ASCII模式有更高的传输效率。每个报文必须以连续的字符流传送。

　　当控制器设为在Modbus网络上以RTU(远程终端单元)模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。

　　代码系统

　　8位二进制，十六进制数0...9，A...F

　　消息中的每个8位域都是一个两个十六进制字符组成

　　每个字节地位

　　1个起始位

　　8个数据位，最小的有效位先发送

　　1个奇偶校验位，无校验则无

　　1个停止位(有校验时)，2个Bit(无校验时)

　　错误检测域

　　CRC(循环冗长检测)

　　RTU传输模式应用有自报、兼容、查询、以及调试四种工作模式。

　　RTU传输模式：

　　a)自报工作模式

　　事件触发(被测要素值发生一定变化)时，遥测站主动发送数据;定时触发时，遥测站应按规定的时间主动上报发送数据;

　　自报工作模式下RTU在整点上报和预警加报时上线，完成数据传输后又自动下线。自报主要应用于短时间通讯、长时间待机，因此在功耗上远远低于兼容式工作模式。自报模式下GPRS通讯模块处于休眠状态，可以通过短信进行远程修改配置参数。

　　b)兼容工作模式

　　表示同时包括查询和自报两种工作模式，兼容式工作模式下RTU一开机启动就会自动连接服务中心，并且一直保持在线;如果出现网络故障RTU设备就会自动重新连接。此模式下，水文监测管理平台可以进行召测、召拍等操作。

　　由于无线通信模块是一个比较耗电的单元，在自报模式下，RTU只在小时报或加报报时候才会上线，否则会关闭其电源。在兼容模式下则会一直保持在线，此时功耗会较高。

　　c)查询工作模式

　　中心站发出指令主要用于对遥测站进行数据查询、参数(状态)设置或设备控制;

　　遥测站应响应指令发送所查询的数据或状态、设置参数或执行控制设备指令并返回执行结果。

　　d) 调试工作模式

　　调试模式下，主要用于RTU外接水位、雨量、摄像头等设备的安装测试。

　　安装测试作用：一是测试通信线路是否正常，二是用于验证遥测站采集传输的正确性，并告诉中心站，测试数据只做检查用，不存储。

　　MODBUS的ASCII协议和RTU协议相比，MODBUS ASCII协议拥有开始和结束标记，而MODBUS RTU却没有，所以ASCII协议的程序中对数据包的处理能更加方便。

　　MODBUS ASCII协议的DATA域传输的都是可见的ASCII字符，因此在调试阶段就显得更加直观，另外LRC校验程序也比较容易编写，这些都是MODBUS ASCII的优点。

　　MODBUS ASCII的主要缺点是传输效率低，因为传输的都是可见的ASCII字符，原来用RTU传输的数据每一个字节，用ASCII的话都要把这个字节拆分两个字节，比如RTU传输一个十六进制数0xF9，ASCII就需要传输字符''F''和字符''9''，对应的ASCII码0x46和0x39两个字节，这样传输的效率肯定就比RTU低。

　　所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU协议。

　　另外，由于ASCII协议有开始标志和结束标志，所以一个数据包之间的各字节间的传输间隔时间可以大于1秒，而MODBUS RTU方式下，由于没有规定开始和结束标记，所以协议规定每两个字节之间发送或者接收的时间间隔不能超过3.5倍字符传输时间。如果两个字符时间间隔超过了3.5倍的字符传输时间，就认为一帧数据已经接收，新的一帧数据传输开始，所以RTU方式下两个字节间传输间隔有时间要求。MODBUS 的ASCII和RTU两种协议的这一区别，可能决定某些应用场合只能选用其中一种协议。