D ch vị ụ truyền thụng
4.2.2 Chế độ truyền
Khi thực hiện Modbus trờn cỏc mạng khỏc như Modbus Plus hoặc MAP, cỏc thụng bỏo Modbus được đưa vào cỏc khung theo giao thức vận chuyển/liờn kết dữ liệu cụ ể. th Vớ d , mụ ột lệnh yờu cầ đọu c nội dung cỏc thanh ghi cú thể được thực hiện giữa hai bộ đ ềi u khi n ghộp n i qua Mobus Plus. ể ố
Đối với cỏc thi t b ghộp n i qua m ng Modbus chu n, cú th sử ụế ị ố ạ ẩ ể d ng m t trong hai ộ chế độ truyền là ASCII hoặc RTU. Người sử dụng l a ch n ch ự ọ ế độ theo ý mu n, cựng ố với cỏc tham số truyền thụng qua c ng n i ti p nh tố độổ ố ế ư c truy n, parity ch n/l , v.v... ề ẵ ẻ Chế độ truyền c ng nh cỏc tham sốũ ư ph i giống nhau đối với tất cảả cỏc thành viờn c a ủ một mạng Modbus.
Chế độ ASCII
Khi cỏc thiết bị trong một mạng Modbus chu n giao ti p v i ch ẩ ế ớ ế độ ASCII (American Standard Code for Information Interchange), mỗi byte trong thụng bỏo được gửi thành hai ký tự ASCII 7 bit, trong đú mỗi ký tự biểu diễn một chữ số hex. u i m Ư đ ể của chế độ truyền này là nú cho phộp một khoảng thời gian trống tối đa một giõy giữa hai ký tự mà khụng gõy ra l i. Cấu trỳc một ký tựỗ khung g i i được thể hiệử đ n như sau:
Start 0 1 2 3 4 5 6 P Stop
Mỗi ký tự khung bao gồm
• 1 bit khở đầi u (Startbit)
• 7 bit biểu di n m t ch sốễ ộ ữ hex c a byte c n g i dưới d ng ký t ASCII (0-9 và ủ ầ ử ạ ự A-F), trong đú bit thấp nhất được gử đi i trước
• 1 bit parity chẵ ẻ ến/l , n u s d ng parity ử ụ
• 1 bit kết thỳc (Stopbit) n u s dụế ử ng parity ho c 2 bit k t thỳc n u khụng s d ng ặ ế ế ử ụ parity
Chế độ RTU
Khi cỏc thiết bị trong một mạng Modbus chu n ẩ được đặt ch ế độ RTU (Remote
Terminal Unit), mỗi byte trong thụng bỏo được g i thành mộử t ký t 8 bit. u i m ự Ư đ ể chớnh của chế độ truyền này so với chế độ ASCII là hiệu suất cao hơn. Tuy nhiờn, mỗi thụng bỏo phải được truyền thành một dũng liờn t c. Cấu trỳc một ký tựụ khung g i i ử đ được thể ệ hi n nh sau: ư
Start 0 1 2 3 4 5 6 7 P Stop
• 1 bit khở đầi u (start bit)
• 8 bit của byte thụng bỏo c n g i, trong ú bit th p nh t được g i i trước ầ ử đ ấ ấ ử đ
• 1 bit parity chẵ ẻ ến/l n u s d ng parity và ử ụ
• 1 bit kết thỳc (stop bit) n u s dụế ử ng parity ho c 2 bit k t thỳc n u khụng s d ng ặ ế ế ử ụ parity.
4.2.3 Cấu trỳc bức đ ện i
Một thụng bỏo Modbus bao gồm nhiều thành phần và cú chiều dài cú thể khỏc nhau. Trong một mạng Modbus chuẩn, n u mộế t trong hai ch ế độ truy n (ASCII ho c RTU) ề ặ được chọn, m t thụng bỏo s ộ ẽđược đúng khung. M i khung bao g m nhi u ký t khung ỗ ồ ề ự cú cấu trỳc như được mụ tả ở ph n trờn. Cỏc ký tự này sẽ được truyề đầ n i liờn tục thành dũng ở chế độ RTU, hoặc cú thể giỏn đ ạn với khoảng cỏch thời gian tối đa mộo t giõy ở chế độ ASCII. Mụ đớch của việc đúng khung là để đc ỏnh dấu khởi đ ểi m và kết thỳc của một thụng bỏo, cũng như bổ sung thụng tin kiểm lỗi. Trường hợp thụng bỏo khụng được truyền trọn v n cú thể phỏt hiện được và bỏo lỗi. ẹ
Hai chế độ truyền ASCII và RTU khụng những chỉ khỏc nhau ở cỏch mó húa thụng tin gử đi i và cấu trỳc ký tự khung, mà cũn khỏc nhau ở cấu trỳc m t b c i n g i i - ộ ứ đ ệ ử đ hay núi cỏch khỏc là cấu trỳc khung thụng bỏo, cũng nh bi n phỏp kiểm lỗi. ư ệ
Trong một mạng khỏc như MAP hay Modbus Plus, giao thức m ng cú qui nh riờng ạ đị về cấu trỳc khung thụng bỏo. Hỡnh th c nh a ch và phương th c truy n c ng hoàn ứ đị đị ỉ ứ ề ũ toàn do giao thức mạng c thể địụ nh ngh a, vỡ vậĩ y ph n a chỉ ằầ đị n m trong một thụng bỏo Modbus cú thể trở nờn khụng cần thiết trong quỏ trỡnh truyền d n. Tuy nhiờn, mộ địẫ t a chỉ Modbus sẽ được chuyể đổn i thành một địa chỉ trạm tương ứng c a mạng phớa dưới. ủ
Khung ASCII
Trong chế độ ASCII, m t thụng bỏo bộ ắ đầt u với dấu hai chấm (:), tức ký t ASCII ự 3A, và kết thỳc bằng hai dấu quay lại-xu ng dũng (CRLF), tức hai ký tự ASCII 0D và ố 0A (Hỡnh 4.10). Mỗi byte trong thụng bỏo được truyề đn i bằng hai ký t ASCII, vỡ vự ậy cỏc ký tự được phộp xuất hiện trong cỏc phần cũn lại của khung là 0-9 và A-F.
Khởi đầu Địa chỉ Mó hàm Dữ liệu Mó LCR Kết thỳc
1 Ký tự : :
2 Ký tự 2 Ký tự n Ký tự 2 Ký tự 2 Ký tự CR + LF
Hỡnh 4.10: Khung thụng bỏo Modbus chế độ ASCII
Mỗi thiết bị tham gia mạng cú trỏch nhiệm liờn tục theo dừi đường truyền và phỏt hiện sự xuất hiện của dấu hai chấm. Khi dấu hai chấm nhậ được thỡ hai ký tự tiếp theo n sẽ mang địa chỉ của thiết bị được yờu cầu nhận thụng bỏo hoặc thiết bị đó gửi thụng bỏo đỏp ng. Kho ng cỏch th i gian t i a cho phộp gi a hai ký t trong m t thụng bỏo là ứ ả ờ ố đ ữ ự ộ một giõy. Nếu vượt quỏ giỏ trị này, bờn nhận sẽ coi là lỗi.
Khung ASCII sử dụng phương phỏp LRC (Longitudinal Redundancy Check) cho để việc kiểm lỗi. Chi tiết về phương phỏp này sẽ được mụ tả trong chương mục tiếp theo (Bảo toàn dữ liệu).
Khung RTU
Trong chế độ RTU, một thụng bỏo bắ đầt u v i một kho ng trớ ả ống yờn lặng t i thiểố u là 3.5 thời gian ký tự. Thực tế, người ta ch n thời gian ọ đú bằng m t sốộ nguyờn lần thời gian ký tự, như được biểu thị ằ b ng dóy (- - - -) trờn Hỡnh 4.11. ễ đầu tiờn được truyền s ẽ là 8 bit địa chỉ, sau đú đến 8 bit mó hàm, mộ ốt s byte tựy ý d li u và cu i cựng là thụng ữ ệ ố tin kiểm lỗi CRC. Sau khi truyền ký tự cuối của mó CRC, khung thụng bỏo c ng ph i ũ ả được kết thỳc b ng m t kho ng tr ng yờn l ng t i thi u là 3.5 th i gian ký t , trước khi ằ ộ ả ố ặ ố ể ờ ự bắt đầu một thụng bỏo mới. Thực chất, khoảng trống kết thỳc của một thụng bỏo c ng ũ cú thể chớnh là phần kh i u bở đầ ắt buộc của thụng bỏo tiếp theo.
Khởi đầu Địa chỉ Mó hàm Dữ liệu Mó CRC Kết thỳc
(- - - -) 8 bit 8 bit n x 8 bit 16 bit (- - - -)
Hỡnh 4.11: Khung thụng bỏo Modbus chế độ RTU
Khỏc với chế độ ASCII, toàn bộ khung thụng bỏo RTU phải được truyền thành một dũng liờn tục. Nếu m t khoảng trống yờn lặộ ng l n hớ ơn 1.5 thời gian ký tự xu t hiện ấ trước khi truyền xong toàn bộ khung, thiết bị nh n s hủậ ẽ y b thụng bỏo chưa đầ đủ đỏ y ú và cho rằng byte tiếp theo sẽ là địa chỉ ủ c a một thụng bỏo m i. ớ
Địa chỉ
Phầ địn a chỉ trong một khung thụng bỏo bao gồm hai ký tự (ASCII) hoặc tỏm bit (RTU). Cỏc giỏ trị địa chỉ hợ ệp l nằm trong khoảng 0-247, trong đ địú a chỉ 0 dành riờng cho cỏc thụng bỏo gử đồi ng loạt tới t t cấ ả cỏc trạm tớ. N u Modbus ế được sử dụng trờn một mạng khỏc, cú thể phương thức gửi đồng loạt khụng được hỗ trợ, hoặc được thay thế bằng một phương phỏp khỏc. Vớ d , Modbus Plus s dụụ ử ng m t c sở dữ ệộ ơ li u toàn cục, được cập nhật trong mỗi chu kỳ quay vũng token.
Một thiết bị chủ sử ụ d ng ụ a ch ch đị ỉ để ỉ định thi t b t nh n thụng bỏo yờu c u. Sau ế ị ớ ậ ầ khi thực hiện yờu cầu, thiết bị tớ đưa a ch củđị ỉ a mỡnh vào khung thụng bỏo ỏp ng, đ ứ nhờ vậy thi t b ch cú th xỏc nh thi t b tớế ị ủ ể đị ế ị nào ó tr lờđ ả i. Trong m t mộ ạng Modbus chuẩn chỉ cú một trạm chủ duy nh t, vỡ thếấ ụ a chỉđị khụng c n thiết phải chứa cả địầ a chỉ trạm gửi và trạm nhận.
Mó hàm
Giống nh a chỉư đị , ph n mó hàm trong một khung thụng bỏo bao gồầ m hai ký t ự (ASCII) hoặc tỏm bit (RTU). Cỏc giỏ trị ợ ệ ằ h p l n m trong khoảng t 1-255, trong ú cỏc ừ đ mó hàm trong thụng bỏo yờu c u chầ ỉ được phộp từ 1-127. Tuy nhiờn, hầu h t cỏc thiết bị ế chỉ hỗ trợ ột phầ m n nh s hàm trờn và mộ ốỏ ố t s mó hàm được d tr cho sau này. M t s ữ ữ ộ ố hàm tiờu biểu được liệt kờ trong bảng 4.8.
Khi một thụng bỏo gửi từ thiế ịt b ch tớủ i m t thi t b tớộ ế ị , mó hàm ch n hành ng ỉ đị độ mà thiết bị tớ ầ c n th c hi n. Khi thi t b tớ ả ờự ệ ế ị tr l i, nú c ng dựng chớnh mó hàm ú trong ũ đ
thụng bỏo đỏp ng bỡnh thường. Trong trường hợứ p x y ra lỗi, mó hàm trả lạ ẽả i s là mó hàm trong yờu cầu v i bit cao nhớ ất được t bđặ ằng 1 và phần dữ liệu s chứẽ a thụng tin chi tiết về lỗi đó xảy ra.
Dữ liệu
Trong một thụng bỏo yờu cầu, n i dung phầộ n d liệữ u núi lờn chi ti t hành động mà ế bờn nhận c n thực hiện.Vớ dụ trong một yờu cầ đọầ u c cỏc thanh ghi thỡ phần d liệu chứữ a thụng tin về đị a chỉ thanh ghi đầu tiờn, số lượng cỏc thanh ghi cầ đọn c và chiều dài thực t cế ủa chớnh phần dữ liệu.
Trong trường hợp bỡnh thường, ph n dầ ữ liệu trong thụng bỏo đỏp ng sẽứ chứa kết quả của hành động ó th c hi n, vớ d nộđ ự ệ ụ i dung cỏc thanh ghi ó đ đọc. N u x y ra l i, ế ả ỗ phần dữ liệu chứa mó ngoại lệ, nhờ đú mà thiết bị chủ xỏc định hành động tiếp theo cần thực hiện. L u ý r ng, m t sốư ằ ộ hàm khụng đũi hỏi tham số, vỡ vậy ph n d liệu cú thể ầ ữ trống.