Modbus通讯协议之三——ASCII

在之前的Modbus通讯协议之二中絮絮叨叨的写了那么多，如果大家认真看完的话，剩下的两种方式——ASCII与TCP，只是语法上的不同，没有本质上的区别。现在我就开始介绍Modbus ASCII。

一、ASCII码表

ASCII（American Standard Code for Information Interchange）的中文翻译是美国信息互换标准代码，它基于拉丁字母的一套电脑编码系统。主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是现今最通用的单字节编码系统，并等同于国际标准ISO/IEC 646。

ASCII第一次以规范标准的型态发表是在1967年，最后一次更新则是在1986年，至今为止共定义了128个字符，这是标准的ASCII。

其构成说明如下：0~31及127是控制字符或通信专用字符；32~126是字符，其中48~57为0~9十个阿拉伯数字，65~90为25个大写英文字母，97~122号为26个小写英文字母，其余位一些标点符号。

在标准ASCII中，其最高位（b7）用作奇偶校验位，这种校验机制在之前的文章中讲到过，就不在复述了。

后来人们又对ASCII码进行了拓展，称为扩展ASCII码。许多基于x86的系统都支持使用扩展ASCII。扩展ASCII码允许将每个字符的第8位用于确定附加的128个特殊符号字符、外来语字母和图形符号。ASCII完整码表如下图所示：

ASCII码主要用于计算机领域，在国内工业控制中很少采用ASCII码作为标准，所以Modus ASCII在国内的工业控制领域运用很少。

二、Modbus ASCII

在ASCII传输模式下，消息帧以英文冒号”:”（3A）开始，以回车（0D）和换行（0A）结束，允许传输的字符集为十六进制的0~9和A~F。网络中的从设备监视传输通路上是否有英文冒号”:”，如果有的话，就对消息帧进行解码。查看消息中的地址是否与自己的地址相同，如果相同的话，就接收其中数据；如果不同的话就不予理会。其消息帧格式如下：

在ASCII模式下，每个8位的字节被拆分成两个ASCII字符进行发送，比如十六进制0xAF（1010 1111），会被分解成ASCII字符“A”（0100 0001）和”F”（0100 0110）进行发送，其发送量显然比RTU增加一倍。ACII模式的好处是允许两个字符之间间隔的时间长达1s而不引发通信故障，该模式采用纵向冗余校验（LRC）。

综上所述，同一条命令用Modbus RTU和Modbus ASCII方式表现出来，虽然在命令长度上有很大区别（ASCII为RTU的两倍），但表达的意思是完全一样的。

三、LRC校验

最后我们来讲一下LRC校验，LRC校验十分简单。它仅仅是把每一个需要传输的数据字节迭加后取反加1即可。它检测了消息帧中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。

比如有如下数据段：30 31 30 33 30 31 32 31，求其LRC校验码。

首先30H+31H+30H+33H+30H+31H+32H+31H=188H，然后化为2进制，得0001 1000 1000，取反得1110 0111 0111，最后加1得1110 0111 1000，化为16进制，得0E78。

其完整消息帧应为：3A 30 31 30 33 30 31 32 31 0E 78 0D。

将ASCII传输模式的数据段换成RTU传输模式的数据段应为 01 03 01 21，由此可明显看出，ASCII传输模式数据相比RTU模式过长。

LRC校验虽然简单，但不可靠，多个错误可能相互抵消，在1个数据块内字节顺序的互换无法识别，一般用于快速校验很小的数据块。