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ELECTRONICA
COMUNICACIONES
INTEGRANTES:
GRUPO C
Jaya Oscar
Mera Juan CarlosLoza David
Jima Luis [email protected]
GRUPO DOa Paredes Edwin Moises
Naranjo Erazo Chrystian PatricioPazmio Mrmol Rubn Fernando
NIVEL:SEPTIMO GRUPO: 3
TEMAS: Modbus Serial Line (TRADUCCION)
FECHA DE ENTREGA: 04 de Febrero del 2016
BIBLIOGRAFIA:
[1] A travs de Modbus Serial Line Gua de especificacin e implementacin V1.02
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Gua de Especificacin e Implementacin
V1.02
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Contenido
________________________________________________1. Introduccin.......................................................................4
1.1 Alcance de este documento..........................................4
1.2 Informacin general del Protocolo..............5
1.3 Convenciones....................................................51.4 Cumplimiento...............................................................61.5 Glosario........................................................................6
2. MODBUS Capa Enlace de Datos.......................................7
2.1 Principio del Protocolo MODBUS Maestro / Esclavo7
2.2 Abordar Normas MODBUS...........................................8
2.3 Descripcin y Estructura MODBUS..............................8
2.4 Diagramas del Estado Maestro / Esclavos....................9
2.5 Los dos Modos de transmisin Serial..........................12
2.6 Mtodos de Comprobacin de errores Mtodos.........19
3. Capa Fsica......................................................................20
3.1 Prembulo..................................................................20
3.2 Sealizacin de Datos Binarios................................203.3 Interfaces Elctricas...................................................21
3.4 Requisitos del sistema multipunto..............................27
3.5 Interfaces mecnicas..................................................29
3.6 Cables........................................................................32
3.7 Diagnstico Visual......................................................32
4. Instalacin y Documentacin........................................... 33
4.1 Instalacin..................................................................33
4.2 Gua del usuario.........................................................33
5. Clases de Implementacin...............................................34
6. Apndice..........................................................................35
6.1 Apndice A - Gestin Serial Diagnstico de
Contadores......356.2 Apndice BGeneracin LRC / CRC........................38
6.3 Apndice E - Referencias..........................................44
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORG1 Introduccin
1.1 Alcance de este documento
El estndar MODBUS define un protocolo de mensajera de capa aplicacin, posicionado en el nivel 7 del modeloOSI que proporciona comunicaciones "cliente / servidor" entre dispositivos conectados a diferentes tipos de buses
o redes. Tambin estandariza una especificacin de protocolo sobre lnea serie para intercambiar peticin MODBUSentre un maestro y uno o varios esclavos. El objetivo de este documento es presentar el protocolo MODBUS sobrelnea serie, con el fin de ser utilizado por todos los diseadores del sistema cuando quieren implementar el protocoloModbus en sus productos de la lnea de serie. Por lo tanto, este documento facilitar la interoperabilidad entredispositivos que utilizan el protocolo Modbus. Este documento viene en complemento al documento llamado"MODBUS protocolo de aplicacin Especificacin". En el captulo 5 clases de implementacin diferentes se definenpara "MODBUS lnea serie". La especificacin de una clase es la suma derequisitos que un dispositivo debe respetar a fin de pertenecer a esa clase.
Figura 1: Visin general de documentos MODBUS
1.2 Informacin general del ProtocoloEste documento describe el protocolo MODBUS sobre lnea serie. El protocolo MODBUS de lnea serie es unprotocolo maestro-esclavo. Este protocolo tiene lugar en el nivel 2 del modelo OSI.Un sistema de tipo maestro-esclavo tiene un nodo (el nodo maestro) que emite rdenes explcitas a uno de los nodosde "esclavo" y procesa las respuestas. Los nodos esclavos no suelen transmitir datos sin una peticin desde el nodo
maestro, y no puede comunicarse con otros esclavos.A nivel fsico, MODBUS sobre sistemas de lnea serie puede utilizar diferentes interfaces fsicas (RS485, RS232). TIA/ EIA-485 (RS-485) Interfaz de dos hilos es el ms comn. Como opcin adicional, la interfaz RS485 de cuatro hilostambin puede implementarse. Un TIA / EIA-232-E (RS232) de interfaz serie tambin puede ser usado como unainterfaz, cuando se requiere una comunicacin corta de punto a punto. (vase el captulo "Physical Layer")
La siguiente figura muestra una representacin general de la pila de comunicacin MODBUS en serie encomparacin con las 7 capas del OSI.
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Figura 2: MODBUS y protocolos modelo ISO / OSI
Protocolo de mensajera de capa aplicacin MODBUS, colocado en el nivel 7 del modelo OSI, proporciona unacomunicacin cliente / servidor entre dispositivos conectados en autobuses o redes. En MODBUS lnea serie el rolde cliente es proporcionado por el maestro del bus de serie y los nodos esclavos actan como servidores.
1.3 Convenciones
En este documento, las siguientes palabras se usan para definir el significado de cada requisito particular.
"MUST" / "REQUERIDO"
Todos los requisitos que contienen la palabra "debe" son obligatorios. La palabra debe, o el adjetivo "necesario",significa que el tema es un requisito absoluto de la aplicacin. Estas palabras estn subrayadas.
"DEBE" / "recomendada"
Todas las recomendaciones que contienen la palabra "debera", o el adjetivo "RECOMENDADO", se considerancomportamiento deseado. Estas recomendaciones deben utilizarse como una gua al momento de elegir entrediferentes opciones para implementar la funcionalidad. Puede haber razones vlidas en circunstancias particularespara ignorar este tema, pero todas las consecuencias deben ser comprendidas y el caso pesado cuidadosamenteantes de elegir un camino diferente. Estas palabras estn subrayadas.
"PUEDE" / "OPCIONAL"
La palabra "puede", o el adjetivo "OPCIONAL", significa que este tema es verdaderamente opcional. Un diseadorpuede optar por incluir el elemento porque un determinado mercado lo exige o porque aumenta el producto, porejemplo; otro diseador puede omitir el mismo elemento.
1.4 Cumplimiento
Una aplicacin no es conforme si no se cumplen uno o ms de los requisitos DEBEde su clase de implementacin.Una aplicacin que satisfaga todos los requisitos DEBE y todas las recomendaciones DEBEN se dice que es"incondicionalmente obediente".Uno que satisfaga todos los requisitos DEBE pero no todas las recomendaciones DEBEN se dice que es"condicionalmente compactible".
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1.5 Glosario
Definicin de determinadas palabras, smbolos y abreviaturas utilizadas en este documento.
2W La configuracin de dos hilos se define en el captulo "Interfaz elctrica", o una de sus interfaces.
4W La configuracin de cuatro hilos se define en el captulo "Interfaz elctrica", o una de sus interfaces.
AUI Unidad de Interfaz Adjunta
Calibre AWG American Wire,un dimetro de alambre mtodo estndar que denota, por favor consulte el ApndiceE - Referencias.Comn El comn de la seal en el EIA / TIA Normas. En una red MODBUS 2W-o 4W-RS485, seal y opcionalFuente de alimentacin Comn
DCE Un dispositivo Modbus, por ejemplo un adaptador de controlador programable, que implementa unconjunto de datos RS232 Equipo de terminacin del circuito, tambin llamado el equipo de comunicacin de datos.
Aparato o "dispositivo MODBUS": ver esta definicin.
Conductor Generador, o transmisor.
DTE Un dispositivo Modbus, por ejemplo un panel de programacin o un PC, que implementa un conjuntode datos RS232 Equipo Terminal. ITR Interfaz de bus fsica en el lado del tronco.
IDV Interfaz de bus fsica en Derivacin (o grifo o cada de dispositivo) .
LT Lnea Terminacin. MODBUS dispositivo un dispositivo que implementa MODBUS sobre lnea serie yrespeta la presente nota tcnica.
RS232 Estndar EIA / TIA -232
RS485 Estndar EIA / TIA -485
MODBUS RS485Un 2W-4W o de la red, de acuerdo con la presente nota tcnica.
Transceptor un Transmisor y un Receptor (O dispositivo y el receptor).
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2 Nivel de Enlace MODBUS
2.1 MODBUS Maestro / Esclavos principio protocolo
El protocolo MODBUS de lnea serie es un protocolo maestro-esclavos. Slo un maestro (al mismo tiempo) estconectado al bus, y uno o varios (247) nmero mximo de esclavos tambin estn conectados al mismo bus serie.Una comunicacin MODBUS siempre es iniciada por el maestro. Los nodos esclavos nunca transmitir datos sin recibiruna peticin desde el nodo maestro. Los nodos esclavos nunca se comunican entre s. Solo el nodo maestro iniciauna transaccin MODBUS al mismo tiempo.El nodo maestro emite una peticin MODBUS a los nodos esclavos en dos modos:
En el modo unicast, el maestro se dirige un esclavo individual. Despus de recibir y procesar la solicitud, elesclavo devuelve un mensaje (una 'respuesta') para el maestro.
En ese modo, una transaccin MODBUS consiste en 2 mensajes: a solicitud del maestro, y una respuesta del esclavo.Cada esclavo debe tener una direccin nica (de 1 a 247) de modo que se puede abordar de forma independientede otros nodos.
En el modo broadcast o difusin,el maestro puede enviar una peticin a todos los esclavos.Si no hay respuesta se vuelve a transmitir las solicitudes enviadas por el maestro. Las solicitudes de difusin estnescribiendo necesariamente comandos. Todos los dispositivos deben aceptar la emisin para la funcin de escribir.La direccin 0 est reservado para identificar un cambio de emisin.
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2.2 Reglas direccionamiento Modbus
El espacio de direcciones MODBUS comprende 256 direcciones diferentes.
La direccin 0 se reserva como la direccin de difusin. Todos los nodos esclavos deben reconocer la direccin de
difusin.El nodo MODBUS Maestro no tiene direccin especfica, slo los nodos esclavos deben tener una direccin. Estadireccin debe ser nica en un bus serie MODBUS.
2.3 MODBUS Descripcin tramaEl protocolo de aplicacin MODBUS [1] define una sencilla Unidad de datos de protocolo (PDU) independiente delas capas de comunicacin subyacentes:
Cdigo de Funcin Datos
MODBUS PDU
Figura 5: Unidad de datos de protocolo MODBUS
El mapeo de protocolo MODBUS en un autobs o red especfica introduce algunos campos adicionales en la Unidad
de datos de protocolo. El cliente que inicia una transaccin MODBUS construye el MODBUS PDU y, a continuacin,
agrega campos a fin de construir la PDU de comunicacin apropiado.
LINEA SERIAL MODBUS PDU
Campo de direccin Cdigo de Dato
CRC (o LRC)
MODBUS PDU
Figura 6: Trama sobre de Lnea Serial Modbus
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En MODBUS lnea serie, el campo Direccin slo contiene la direccin del esclavo.
Como se describe en la seccin anterior el esclavo vlida nodos direcciones estn en el rango de 0 a 247 decimal.Los dispositivos esclavos individuales se asignan direcciones en el rango de 1 - 247. Un maestro se dirige a un esclavoponiendo la direccin del esclavo en el campo de direccin del mensaje. Cuando el esclavo devuelve su respuesta,coloca su propia direccin en el campo de direccin de respuesta para que el maestro sepa qu esclavo responde.
El cdigo de funcin indica al servidor qu tipo de accin a realizar. El cdigo de funcin puede ser seguido porun campo de datos que contiene parmetros de peticin y respuesta.
El campo de chequeo de error es el resultado de una "comprobacin de redundancia" clculo que se realiza enel contenido del mensaje. Se utilizan dos tipos de mtodos de clculo en funcin del modo de transmisin quese utiliza (RTU o ASCII). (ver seccin 2.5, "Los dos modos de transmisin de serie")
2.4 Diagramas de estado Maestro / Esclavos
La capa de enlace de datos MODBUS comprende dos sub-capas separadas: El protocolo Esclavo /Maestro El modo de transmisin (RTU vs modos ASCII)En las siguientes secciones se describen los diagramas de estado de un maestro y un esclavo que son independientesde los modos de transmisin utilizados.Los modos de transmisin RTU y ASCII se especifican en prximos captulos utilizando dos diagramas de estado. Larecepcin y el envo de una trama se describen.
Sintaxis del diagrama de estado:Los siguientes diagramas de estado se dibujan en el cumplimiento de las notaciones estndar UML. La notacin serecord brevemente a continuacin:
Cuando un evento de "activacin" se produce en un sistema de estar en "State_A", el sistema va a "State_B", slo si"condicin Guard" es cierto. Una accin "accin" es entonces realizado.
2.4.1 Diagrama de Estado Maestro1El siguiente dibujo explica el comportamiento Maestro:
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Algunas explicaciones sobre el diagrama de estado anterior:
Estado "Idle" = ninguna solicitud pendiente. Este es el estado inicial despus del encendido. La solicitud slo sepuede enviar en el estado "inactivo". Despus de enviar una solicitud, el Maestro abandona el estado "inactivo",y no puede enviar una segunda solicitud al mismo tiempo
Cuando se enva una solicitud unicast a un esclavo, el maestro entra en "Esperando respuesta" del Estado, y seinicia un "Tiempo de respuesta de salida". Evita que el Maestro de permanecer indefinidamente en "Esperandorespuesta" estado. Valor de la respuesta de tiempo de espera depende de la aplicacin.
Cuando se recibe una respuesta, el maestro comprueba la respuesta antes de iniciar el proceso de datos. Lacomprobacin puede resultar en un error, por ejemplo una respuesta de un esclavo inesperado, o un error en latrama recibida. En caso de una respuesta recibida de un esclavo inesperado, la respuesta de tiempo de esperase mantiene en funcionamiento. En caso de un error detectado en el bastidor, se puede realizar un reintento.
Si no se recibe respuesta, la respuesta de tiempo de espera expira, y se genera un error. Entonces el Maestropasa al estado "inactivo", lo que permite un reintento de la solicitud. El nmero mximo de reintentos dependedel principal de ajuste.
2.4.2 Diagrama de estado Esclavo
El siguiente dibujo explica el comportamiento del Esclavo:
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Algunas explicaciones sobre el diagrama de estado por encima:
Estado "Idle" = ninguna solicitud pendiente. Este es el estado inicial despus del encendido.
Cuando se recibe una peticin, el esclavo comprueba el paquete antes de realizar la accin solicitada en elpaquete. Pueden ocurrir diferentes errores: Error de formato en la solicitud, la accin no vlida, En caso deerror, una respuesta deben enviarse al maestro.
Una vez que la accin requerida se ha completado, un mensaje unicast requiere que la respuesta debe serformateada y se enva al maestro.
Si el esclavo detecta un error en la trama recibida, no responden se devuelve al maestro.
Diagnstico MODBUS contadores se definen y debern ser gestionados por cualquier esclavo con el fin deproporcionar informacin de diagnstico.
Estos contadores se pueden obtener usando la funcin MODBUS diagnstico (vase el Apndice A, y la especificacindel protocolo de aplicacin Modbus [1]).
2.4.3 Diagrama de tiempo de comunicacin Master / Slave
La figura siguiente muestra el diagrama de tiempo de 3 escenarios tpicos de comunicaciones maestro / esclavo.
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Figura 9: Diagrama de tiempo de Escenario Master / Slave
Observaciones:
La duracin de la solicitud, respuesta, fases BROACAST depende de las caractersticas de comunicacin (longitudTrama y rendimiento).
La duracin de las fases de espera y el tratamiento depende del tiempo de procesamiento de la solicitud
necesaria para la aplicacin de esclavos.
2.5 Los dos modos de transmisin de serie
Dos modos de transmisin de serie diferentes se definen: el modo RTU y el modo ASCII.Se define el contenido de bits de campos de mensajes de transmisin de la lnea serie. Determina cmo lainformacin se empaqueta en el mensaje campos y decodificacin.El modo de transmisin (y parmetros del puerto serie) han de ser los mismos para todos los dispositivos de unalnea serie MODBUS.Aunque se requiere el modo ASCII en algunas aplicaciones especficas, la interoperabilidad entre dispositivosMODBUS se puede llegar slo si cada dispositivo tiene el mismo modo de transmisin: Todos los dispositivos debenimplementar el modo RTU. El modo de transmisin ASCII es una opcin.Los dispositivos deben ser creadas por los usuarios al modo de transmisin deseada, RTU o ASCII. Configuracin pordefecto debe ser el modo RTU.
2.5.1 Modo de transmisin RTU
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Cuando los dispositivos se comunican en una lnea serie MODBUS utilizando el modo RTU (Remote Terminal Unit),cada byte de 8 bits en un mensaje contiene dos caracteres hexadecimales de 4 bits. La principal ventaja de estemodo es que su mayor densidad de caracteres de datos permite un mejor rendimiento de modo ASCII para la mismavelocidad de transmisin. Cada mensaje debe ser transmitida en un flujo continuo de caracteres.
El formato (11 bits) para cada byte en modo RTU es:
Sistema de Codificacin de: 8 bits binariosBits por byte de inicio: 1 bit de inicio
8 bits de datos, bit menos significativo enviado primero1 bit de paridad finalizacin1 bit de parada.
Incluso se requiere paridad, otros modos (paridad impar, sin paridad) tambin se puede utilizar. Con el fin de
garantizar una mxima compatibilidad con otros productos, se recomienda usar tambin el modo sin paridad. Elmodo de paridad por defecto debe ser la paridad par.Observacin: el uso de la no paridad requiere 2 bits de parada.
Cmo se transmiten los caracteres en serie:Cada carcter o byte se enva en este orden (de izquierda a derecha):Bit menos significativo (LSB). . . El bit ms significativo (MSB)
Figura 10: Secuencia de bits en modo RTU
Los dispositivos pueden aceptar por la configuracin ya sea par, impar o sin paridad de chequeo. Si se implementasin paridad, un bit de parada adicional se transmite para llenar la trama de caracteres a un carcter asncronocompleto de 11 bits:
Figura 11: Secuencia de bits en modo RTU (caso especfico sin paridad).
Trama de Verificacin de campo: comprobacin de redundancia cclica (CRC)
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Figura 12: Trama de mensaje RTU
El tamao mximo de una trama MODBUS RTU es de 256 bytes.
2.5.1.1 MODBUS RTU Mensaje Framing
Un mensaje de MODBUS es colocado por el dispositivo de transmisin en una trama que tiene un inicio conocido yel punto final. Esto permite que los dispositivos que reciben una nueva trama para empezar al comienzo del mensaje,y para saber cundo se ha completado el mensaje. Mensajes parciales deben ser detectados y los errores se deben
establecer como resultado.En el modo RTU, los telegramas estn separados por un intervalo de silencio de al menos 3,5 veces el carcter. Enlas siguientes secciones, este intervalo es de t3,5.
Figura 13: Trama de mensaje de
RTU
La trama de todo el mensaje debe ser transmitido como un flujo continuo de caracteres.Si entre dos caracteres ocurre un intervalo de silencio ms de 1,5, el telegrama es declarado incompleto y debe serdesechada por el receptor.
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGObservacin:La implementacin de controlador de recepcin RTU puede implicar el manejo de una gran cantidad deinterrupciones debido a los temporizadores T1.5 y T3.5. Con altas velocidades de transmisin de comunicacin, estoconduce a una carga pesada en la CPU. En consecuencia, estos dos temporizadores de velocidad de transmisin esigual inferior a 19.200 bps. Para velocidades de transmisin superiores a 19.200 bps, se deben usar valores fijospara los 2 temporizadores: se recomienda utilizar un valor de 750s para elinter-carcter de tiempo de espera (T1.5)
y un valor de 1.750ms para retardo inter-trama retardo (T3.5).El siguiente dibujo proporciona una descripcin del diagrama de estado de modo de transmisin RTU. Ambos puntosde vista "maestro" y "esclavo" se expresan en el mismo dibujo:
Figura 14: Diagrama de estado de modo de transmisin RTU
Algunas explicaciones sobre el diagrama de estado anterior:
La transicin de "Estado inicial" al estado "inactivo" necesita un tiempo de espera de T3.5: que aseguraretardo entre tramas.
Estado "inactivo" es el estado normal cuando ni emision ni recepcin est activo.
En el modo RTU, el enlace de comunicacin se declara en estado "inactivo" cuando no hay actividad de
transmisin, despus de un intervalo de tiempo igual a por lo menos 3,5 caracteres. Cuando el enlace se encuentra en estado de reposo, cada carcter transmitido detectado en el enlace se
identifica como el comienzo de una trama. El enlace va al estado "activo". Entonces, en el final de la tramase identifica cuando no hay ms carcter se transmite en el enlace despus de la t3,5 intervalo de tiempo.
Despus de la deteccin de la final de la trama, se completa el clculo CRC y de chequeo. Despus, el campode direccin se analiza para determinar si la trama es para el dispositivo. Si no es se descarta la trama. A finde reducir el tiempo de procesamiento de recepcin el campo de direccin puede ser analizada tan prontocomo se reciba, sin tener que esperar el final de la trama. En este caso se calcular y se comprueba si latrama se dirige al esclavo el CRC (trama de broadcast incluido):
2.5.1.2 Comprobacin CRC
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGEl modo RTU incluye un campo de comprobacin de errores que se basa en un mtodo de comprobacin deredundancia cclica (CRC) realizadas en el contenido del mensaje.El campo CRC comprueba el contenido de todo el mensaje. Se aplica independientemente de cualquier mtodo decomprobacin de paridad utilizado para los caracteres individuales del mensaje.El campo CRC contiene un valor de 16 bits implementado como dos bytes de 8 bits.El campo CRC se anexa al mensaje como el ltimo campo en el mensaje. Cuando se hace esto, el byte de orden
inferior del campo se aade en primer lugar, seguido por el byte de orden superior. El byte de orden CRC es el ltimobyte en ser enviados en el mensaje.El valor CRC se calcula por el dispositivo emisor, que aade el CRC para el mensaje. El dispositivo receptor vuelve acalcular un CRC durante la recepcin del mensaje, y compara el valor calculado con el valor real que recibi en elcampo CRC. Si los dos valores no son iguales, se produce un error.El clculo CRC se inicia por primera pre-carga de un registro de 16 bits a todos 1 de. Entonces comienza un procesode aplicacin sucesiva de bytes de 8 bits del mensaje con el contenido actual del registro. Slo los ocho bits de datosen cada carcter se utilizan para generar el CRC. Iniciar y detener bits y el bit de paridad, no se aplican a la CDN.Durante la generacin de la CDN, cada carcter de 8 bits es ORed exclusivo con el contenido del registro. Acontinuacin el resultado se despliega al del bit menos significativo (LSB), con un cero se introducen en la posicin
del bit ms significativo (MSB). El LSB es extraido y examinado. Si el LSB era un 1, el registro es entonces ORedexclusivo se programa con un valor fijo. Si el LSB era un 0, la OR exclusiva toma su lugar.Este proceso se repite hasta que se han realizado ocho turnos. Despus de la ltima (ocho) de desplazamiento, elsiguiente byte de 8 bits es ORed exclusivo con el valor actual del registro, y el proceso se repite durante ocho mscambios como se describe anteriormente. El contenido final del registro, una vez aplicados todos los bytes delmensaje, es el valor CRC.Cuando el CRC se aade al mensaje, el byte de orden inferior se aade en primer lugar, seguido por el byte de ordensuperior. Un ejemplo detallado de la generacin de CRC est contenida en el Apndice B.
2.5.2 El modo ASCII Transmisin
Cuando los dispositivos estn configurados para comunicarse en MODBUS lnea serie utilizando ASCII (CdigoEstndar Americano para el Intercambio de Informacin) de modo, cada byte de 8 bits en un mensaje se enva comodos caracteres ASCII. Se utiliza este modo cuando la fsica enlace de comunicacin o las capacidades del dispositivono permite el cumplimiento de los requisitos en materia de gestin de modo RTU temporizadores.Observacin: este modo es menos eficiente que la RTU, ya que cada byte necesita dos caracteres.
Ejemplo: El byte 0x5b se codifica como dos caracteres: 0x35 y 0x42 (0x35 = "5" y 0x42 = "B" en ASCII).
El formato (10 bits) para cada byte en modo ASCII es:
Sistema de Codificacin de: caracteres ASCII hexadecimal 0-9, A-F, Uno contiene caracteres hexadecimales de 4bits de datos dentro de cada carcter ASCII del mensaje
Bits por byte de inicio: 1 bit de inicio7 bits de datos, bit menos significativo enviado primero1 bit de paridad finalizacin1 bit de parada.
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGIncluso se requiere paridad, otros modos tambin se puede utilizar (paridad impar, sin paridad). Con el fin degarantizar una mxima compatibilidad con otros productos, se recomienda para apoyar tambin el modo Sinparidad. El modo de paridad por defecto debe ser Paridad par.
Observacin: el uso de la no paridad requiere 2 bits de parada.
Cmo se transmiten los caracteres en serie:Cada carcter o byte se enva en este orden (de izquierda a derecha):Bit menos significativo (LSB). . . El bit ms significativo (MSB)
Figura 15: Secuencia de bits en modo ASCII
Los dispositivos pueden aceptar por la configuracin ya sea par, impar o sin paridad de chequeo. Si se implementasin paridad, un bit de parada adicional se transmite a llenar la trama de caracteres:
Figura 16: Secuencia de bits en modo ASCII ( caso especfico de ninguna paridad).
Marco de Verificacin de campo: Redundancia Longitudinal Comprobacin (LRC)
2.5.2.1 MODBUS Enmarcacin de mensajes ASCII (Intercambio de informacin para cada cdigo americano)
Un mensaje de MODBUS es colocado por el dispositivo de transmisin en una trama que tiene un principio conocidoy el punto final. Esto permite que los dispositivos que reciben un nuevo marco para empezar al comienzo del
mensaje, y para saber cundo se ha completado el mensaje. Mensajes parciales deben ser detectados y los erroresse deben establecer como resultado.El campo de direccin de un telegrama contiene dos caracteres.En el modo ASCII, un mensaje est delimitada por caracteres especficos como inicio-de-trama y Fin de trama. Unmensaje debe comenzar con un 'dos puntos' (:) de caracteres (ASCII 3A hex), y terminar con un "retorno de carro -avance de lnea '(CRLF) par (ASCII 0D y hex 0A).Observacin: El carcter LF se puede cambiar con un comando especfico de aplicacin Modbus (ver especificacindel protocolo de aplicacin Modbus).Los caracteres permitidos de transmisin para todos los dems campos son hexadecimal 0-9, A-F (ASCII codificado).Los dispositivos monitorean el autobs continuamente por el carcter 'dos puntos'. Cuando se recibe este personaje,
cada dispositivo decodifica el siguiente carcter hasta que detecta el Fin-De-trama
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGIntervalos de hasta un segundo pueden transcurrir entre personajes dentro del mensaje. A menos que el usuario haconfigurado un tiempo de espera mayor, un intervalo mayor de 1 segundo significa que ha ocurrido un error. Algunasaplicaciones de zona ancha de la red puede requerir un tiempo de espera en el segundo rango de 4 a 5.Un marco tpico mensaje se muestra a continuacin.
Figura 17: Trama de mensajes ASCII
Observacin: Cada byte de datos necesita dos caracteres para la codificacin. Por lo tanto, para asegurar lacompatibilidad a nivel de aplicacin MODBUS entre el modo ASCII y modo RTU, el tamao de datos mximo para elcampo de datos ASCII (2x252) es el doble del tamao mximo de los datos de campo de datos RTU (252). Enconsecuencia, el tamao mximo de una trama MODBUS ASCII es 513 caracteres.
Los requisitos de encuadre ASCII se sintetizan en el siguiente diagrama de estado. Tanto "maestro" y "esclavo"puntos de vista se expresan en el mismo dibujo:
Figura 18: Diagrama de estado de modo de transmisin ASCII
Algunas explicaciones sobre el diagrama de estado por encima:
Estado "inactivo" es el estado normal cuando ni emisiones ni recepcin est activo.
Cada recepcin de un carcter ":" significa el comienzo de un nuevo mensaje. Si un mensaje se encontrabaen proceso de recepcin al recibir tal carcter, el mensaje actual es declarado incompleto y se descarta. Unnuevo buffer de recepcin se asigna entonces.
Despus de la deteccin de la final de la trama, se completa el clculo LRC y cheques. Despus, el campo dedireccin se analiza para determinar si el marco es para el dispositivo. Si no se descarta la trama. A fin de
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGreducir el tiempo de procesamiento de recepcin de la direccin de campo puede ser analizada en cuantoest reservado sin esperar el final de la trama.
2.5.2.2 Comprobacin LRC
En el modo ASCII, los mensajes incluyen un campo de comprobacin de errores que se basa en una comprobacin
de redundancia longitudinal (LRC) de clculo que se realiza en el contenido del mensaje, exclusiva de la 'dos puntos'que comienza y termina par caracteres CRLF. Se aplica independientemente de cualquier mtodo de comprobacinde paridad utilizado para los caracteres individuales del mensaje.El campo de LRC es de un byte, contiene un valor binario de 8 bits. El valor LRC es calculado por el dispositivo queemite, que aade el LRC al mensaje. El dispositivo que recibe calcula una LRC durante la recepcin del mensaje, ycompara el valor calculado con el valor real que recibi en el campo LRC. Si los dos valores no son iguales, se produceun error.El LRC se calcula sumando los sucesivos bytes de 8 bits del mensaje, descartando cualquier lleva, y luego dos decomplementar el resultado. Se realiza en la bytes del mensaje, antes de la codificacin de cada byte en los dos ASCIIcaracteres correspondientes a la representacin hexadecimal de cada cuarteto. El clculo no incluye el carcter "dos
puntos 'que comienza el mensaje, y no incluye el par CRLF al final del mensaje.El LRC resultante es ASCII codificado en dos bytes y se coloca al final de la trama de modo ASCII antes de la CRLF.Un ejemplo detallado de generacin LRC figura en el Apndice B.
2.6 Mtodos de comprobacin de errores
La seguridad del estanadar Modbus lnea Serial se basa en dos tipos de comprobacin de errores
Comprobacin de paridad
( par o impar) deben aplicarse a cada carcter
Comprobacin del bastidor
(LRC o CRC) debe aplicarse a todo el mensajeTanto el carcter de comprobacin y verificacin del bastidor de mensajes se generan en el dispositivo (mastero slave) que emite y aplica a los contenidos de los mensajes antes de la transmisin. El dispositivo (maestro oesclavo) comprueba cada personaje y el mensaje completo marco durante la recepcin.
El master est configurado por el usuario para esperar un intervalo de tiempo de espera predeterminado ()Tiempo de espera de respuesta antes de abortar la transaccin. Este intervalo se establece en ser losuficientemente largo para cualquier esclavo para responder normalmente ( solicitud unicast). Si el esclavodetecta un error en la transmisin, el mensaje no se actu en consecuencia. El esclavo no construir unarespuesta al maestro. Por lo tanto el tiempo de espera caducar y permitir que el programa de maestra paramanejar el error. Tenga en cuenta que un mensaje dirigido a un dispositivo esclavo inexistente tambincausar un timeout.
2.6.1 Comprobacin de Paridad
Los usuarios pueden configurar dispositivos para incluso ( requerido) o comprobacin de paridad impar, osin comprobacin de paridad ( recomendado). Esto ayudar a determinar cmo el bit de paridad seestablecer en cada personaje.
Si bien es de paridad par o impar, la cantidad especificada de 1 bits sern contados en la porcin de datos de
cada personaje (siete bits de datos para el modo ASCII, u ocho de RTU). El bit de paridad se establecer en 0 o
1 para dar un total de par o impar de 1 bits.
Por ejemplo, estos ocho bits de datos estn contenidos en una trama de carcter RTU:
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La cantidad total de bits 1 en el bastidor es cuatro. Incluso si la paridad se utiliza, la trama de bit de paridadser un 0, haciendo que la cantidad total de bits 1 todava un nmero par (4). Si se utiliza la paridad impar, el bitde paridad ser un 1, haciendo una cantidad impar (5).
Cuando el mensaje es transmitido, el bit de paridad se calcula y se aplica a la trama de cadapersonaje. El dispositivo que recibe cuenta la cantidad de bits 1 y establece un error si no
son el mismo como configurado para ese dispositivo (todos los dispositivos de la lnea serieMODBUS deben estar configurados para utilizar el mismo mtodo de comprobacin de paridad).
Tenga en cuenta que la comprobacin de paridad slo puede detectar un error si un nmero impar de bitsson recogidos o caer en un bastidor de caracteres durante la transmisin. Por ejemplo, si se emplea lacomprobacin de paridad impar, y dos de 1 bits se cay de un carcter que contiene tres bits 1,el resultado es todava un extrao recuento de 1 bits.
Si no se especifica la comprobacin de paridad, sin bit de paridad se transmite y no puede realizarse lacomprobacin de paridad. Un bit de parada adicional se transmite a rellenar el carcter del bastidor.
2.6.2 Comprobacin de la Trama
Dos tipos de verificacin de trama se utiliza dependiendo del modo de transmisin, RTU o ASCII.
En modo RTU, mensajes incluyen un campo de comprobacin de errores que se basa en una comprobacinde redundancia cclica (CRC) Mtodo. El campo CRC comprueba el contenido de todoel mensaje. se aplica independientemente de cualquier comprobacin deparidad Mtodo utilizado para cada uno de los caracteres del mensaje.
En modo ASCII, los mensajes incluyen un campo de comprobacin de errores que se basa en un controlde redundancia longitudinal (LRC) Mtodo.
El campo LRC verifica el contenido del mensaje, exclusivo de los comienzos 'Coln' y termina par CRLF. Seaplica independientemente de cualquier comprobacin de paridad Mtodo utilizado para cada uno delos caracteres del mensaje.
La informacin detallada acerca de los mtodos de comprobacin de errores est contenida en las secciones
anteriores.
3 Capa Fsica
3.1 Prembulo
Una nueva solucin MODBUS sobre lnea serie debe implementar una interfaz elctrica segn la norma EIA / TIA-485 (tambin conocido como estndar RS485). Este estndar puede ser punto a punto y sistemas multipunto, enuna "configuracin de dos cables". Adems, algunos dispositivos pueden implementar un "cuatro hilos" RS485-Interface.
Un dispositivo tambin puede implementar una interfaz RS232.
En un sistema de este tipo MODBUS, un dispositivo maestro y uno o varios dispositivos esclavos se comunican enuna lnea serie pasiva.El sistema MODBUS estndar, todos los dispositivos estn conectados (en paralelo) en un cable principal constituidopor 3 conductores. Dos de aquellos conductores (configuracin "de dos hilos" configuracin) forman un par trenzadobalanceado, en el que se transmiten los datos bidireccionales, por lo general en el velocidad de bits de 9600 bits porsegundo.Cada dispositivo se puede conectar (ver figura 19):
- Ya sea directamente sobre el cable del tronco, formando una cadena tipo margarita,
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORG- Ya sea en un Tap pasivo con un cable de derivacin,- Ya sea en un Tap activo con un cable especfico.
Terminales de tornillo, RJ45, o D-shell de 9 conectores pueden ser utilizados en los dispositivos para conectar loscables (ver el captulo "Interfaces mecnicas").
3.2 Velocidades binarias
Se requieren 9.600 bps y 19.2 Kbps y 19.2 es el valor predeterminado requeridoOtras velocidades de transmisin pueden opcionalmente ser implementadas: 1200, 2400, 4800, ... 38400 bps, 56Kbps, 115 Kbps, ...Cada velocidad de transmisin en marcha debe ser respetada superior al 1% en la situacin de la transmisin, y debeaceptar un error de 2% en la recepcin situacin.
3.3 Interfaces elctricas
3.3.1 Infraestructura de Bus Serie multipunto
La figura 19 da una descripcin general de la infraestructura en un bus serie en un sistema Modbus lnea seria.
Figura 19. Infraestructura de bus serie
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGUn multipunto Modbus Serial Bus de lnea est hecha de un cable principal (el tronco), y posiblemente
algunos cables de derivacin.
Terminaciones de lnea son necesarias en cada extremidad del cable troncal para adaptacin de
impedancia (vase "Definicin" MODBUS de dos hilos
Opcional MODBUS Four-Wire & "Definicin" para ms detalles).
Como se muestra en la figura 19, diferentes implementaciones pueden operar en la misma lnea de sistema
Modbus Serial :
El dispositivo se integra el transceptor de comunicaciones y est conectado a la lnea troncal mediante
una lnea pasiva y un cable de derivacin
( caso de maestro y esclavo 1 ) ;
El dispositivo no integrar la comunicacin y el transceptor est conectado a la lnea
troncal mediante una toma activa y una derivacin del cable (el activo toca integra el transceptor)
( caso de esclavo 2 ) ;El dispositivo est conectado directamente al cable troncal, en un caso de esclavo de encadenamiento en
margarita ( n ).
Se adoptan las siguientes convenciones:
La interfaz con el tronco se denomina interfaz troncal (ITR)
La interfaz entre el dispositivo y el toque pasivo se denomina derivacin IDv ( Interfaz)
La interfaz entre el dispositivo y el grifo est activo denominado AUI (Attachment Unit Interface)
Comentarios :
1. En algunos casos, el grifo puede ser conectado directamente al IDv-socket o zcalo AUI del dispositivo,sin necesidad de utilizar un cable de derivacin.
2. Un grifo puede tener varios IDv de sockets para conectar varios dispositivos. Este
grifo es nombrado distribuidor cuando es uno pasivo.
3. Cuando se utiliza un toque activo, la fuente de alimentacin del grifo puede ser suministrado a travs
de su interfaz AUI o ITr.
ITr e IDv interfaces se describen en los captulos siguientes (vase "Dos alambres DEFINICIN
MODBUS MODBUS Four-Wire" & "Definicin").
3.3.2 Definicin de MODBUS de dos hilos
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGUna solucin a travs de Modbus Serial line debera implementar una " interfaz" de dos hilos
elctricos en conformidad con el estndar EIA/TIA-485. En ese 2W-bus, en cualquier momento un
nico conductor tiene el derecho de transmitir.
En realidad un tercer conductor tambin debe interconectar todos los dispositivos del bus : el comn.
Figura 20: Topologa General 2-Wire
2W-MODBUS Definicin de circuitos
Notas :
Para terminacin de lnea (LT), tire hacia arriba y tire hacia abajo resistencias, consulte la seccin
" Requisitos del sistema multipunto".
D0, D1 y el circuito comn de nombres deben ser utilizados en la documentacin relacionada con el
dispositivo y el grifo ( User Guide, cableado.
Gua) para facilitar la interoperabilidad.
Interfaces elctricos opcionales puede ser agregado, por ejemplo:
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGFuente de alimentacin: 5..24 V D.C.
Control de modo de puerto: circuito PMC ( compatible con TTL ). Cuando sea necesario, el modo
de puerto puede ser controlado por este circuito externo y/o por otro camino (a encender el
dispositivo, por ejemplo). En el primer caso, mientras que un circuito abierto PMC solicitar la
2W-Modo de MODBUS, un bajo nivel de PMC cambiar el puerto a 4W-Modbus RS232 o Modbus-
Modo, dependiendo de la aplicacin.
3.3.3 Definicin de MODBUS FOur-Wire opcional
Opcionalmente, tales dispositivos MODBUS tambin permiten implementar un bus de 2 pares (4 hilos) de mono
datos direccionales. Los datos de la pareja (maestro RXD1-RXD0) slo son recibidos por los esclavos
; los datos en el esclavo pares ( TXD1-TXD0 ) slo son recibidos por el nico maestro.
De hecho un quinto conductor tambin debe interconectar todos los dispositivos del bus 4W: el comn de la
misma manera que en un 2W-MODBUS, en cualquier comento un nico conductor tiene el derecho de
emisin.
Un dispositivo de este tipo debe implementar, para cada par de equilibrado, un conductor y un
transceptor de conformidad con EIA/TIA-485. ( a veces esta solucin ha sido denominado "RS422", lo
que no es correcto : el estndar RS422 no admite varios controladores en un par equilibrado).
Figura 21: topologa general 4-Wire
Opcional 4W-MODBUS Definicin de circuitos
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Notas :
Para terminacin de lnea (LT), tire hacia arriba y tire hacia abajo resistencias, consulte la seccin " Requisitos
del sistema multipunto".
Esos circuitos (1) slo son necesarios si un 4W-MODBUS opcin es implementado.
El nombre de los 5 circuitos requeridos deben ser utilizados en la documentacin relacionada con eldispositivo y el grifo ( User Guide, cableado. Gua, )para facilitar la interoperabilidad.
Interfaces elctricos opcionales puede ser agregado, por ejemplo :
Fuente de alimentacin: 5..24 V D.C.
Circuito de PMC : vase ms arriba ( en 2W-Circuitos MODBUS Definicin ) la nota acerca de este circuito
opcional.
3.3.3.1 4W-tema importante del sistema de cableado
En tal 4W-MODBUS, dispositivo maestro y el esclavo tienen dispositivos IDv interfacescon el mismo 5 circuitos requeridos. Como el maestro tiene que :
- Recibir los datos del esclavo en el esclavo pares ( TXD1-TXD0 ),
- y transmitir en el maestro par ( RXD1-RXD0 , recibidas por los esclavos) ,
El 4W- sistema de cableado debe cruzar los dos pares de el bus entre ITr y el IDv del maestro :
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Esta travesa puede ser implementado por los cables cruzados, pero la conexin de tales cables cruzados en unsistema de 2 hilos pueden causar daos. Para conectar un dispositivo maestro 4W ( que tienen un conectorMODBUS) una solucin mejor es usar un grifo que incluye la funcin de cruce.
3.3.3.2 Compatibilidad entre 4-Wire y cableado de 2 hilos
A fin de conectar dispositivos que implementan una interfaz fsica de 2 cables a una ya existente de 4-Wiresystem, el sistema de cableado de 4 hilos pueden ser modificados como se describe a continuacin:
TxD0 seal estar conectado con la seal RxD0, convirtindolos a la seal D0
TxD1 seal estar conectado con la seal RxD1, convirtindolos a la D1 de la seal.
Pull-up y pull-down, terminaciones de lnea resistencias ser re-ordenados a adaptar correctamente la D0, D1 de seales.
La cifra que se recoge a continuacin presenta un ejemplo donde los esclavos 2 y 3 que utilizan una interfaz de2 hilos pueden funcionar con el maestro y el esclavo 1 que utilizan una interfaz de 4 hilos.
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Figura 22: Cambio de un sistema de cableado de 4 hilos en un sistema de cableado de 2 hilos
A fin de conectar dispositivos que implementan una interfaz fsica de 4 hilos a una ya existente sistema de 2hilos, la interfaz de 4 cables de la nueva venida dispositivos pueden disponerse como se describe a
continuacin:En cada uno de los 4 cables de interfaz de dispositivo :
TxD0 seal estar conectado con la seal RxD0 y luego conectado a la seal D0 del tronco ;
TxD1 seal estar conectado con la seal RxD1 y luego conectado a la seal D1 del tronco.
La cifra que se recoge a continuacin presenta un ejemplo donde los esclavos 2 y 3 que utilizan una interfaz de4 hilos pueden funcionar con el maestro y el esclavo 1 que utilizan una interfaz de 2 hilos.
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Figura 23: Conexin de dispositivos con interfaz de 4 cables para un sistema de cableado de 2 hilos
3.3.4 Definicin de Modbus RS232
Algunos dispositivos pueden implementar una interfaz RS232 entre DCE y DTE.
Opcional Modbus RS232 Definicin de circuitos
Notas :
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"X" marcadas seales son necesarias slo si una opcin Modbus RS232 est implementado.
seales estn en conformidad con la EIA/TIA-232.
Cada TXD debe conectarse con el otro dispositivo de RXD ;
RTS puede estar conectado con CTS de otro dispositivo
DTR se puede cablear con DSR del otro dispositivo
interfaces elctricos opcionales puede ser agregado, por ejemplo :
Fuente de 5..24 V D.C.
Circuito de
PMC :
Vase ms arriba ( en 2W-Circuitos MODBUS Definicin )
la nota acerca de este circuito opcional.
3.3.5 Requisitos de Modbus RS232
Esta opcional MODBUS en lnea serie sistema slo debe utilizarse para la corta longitud ( normalmente menosde 20m ) punto a punto inter- conexin.
Entonces, el est ndar EIA/TIA-232 debe ser respetada :
circuitos , definicin
capacitancia mxima del cable a tierra ( 2500 pF, luego de 25 m para un 100 pF/m de cable ).
Consulte el captulo "Cables" para la proteccin y la posibilidad de utilizar cables de la categora 5.
Documentacin del dispositivo debe indicar :
si el dispositivo debe ser considerado como un DCE o como un DTE
cmo circuitos opcionales deben trabajar si ese es el caso.
3.4 Requisitos del sistema multipunto
Para cualquier EIA/TIA-485 sistema multipunto, en cualquiera de las 2 o 4 hilos
de configuracin, los siguientes requisitos se aplican a todos.
3.4.1 El nmero mximo de dispositivos sin repetidor
Una cifra de 32 dispositivos siempre est autorizado en cualquier sistema Modbus RS485sin repetidor. Dependiendo de :
- todas las direccionesposibles,
- la figura de la unidad RS485 CARGA usada por los dispositivos,
- y la polarizacin en lnea necesario
Un sistema RS485 pueden implementar un mayor nmero de dispositivos. Algunos dispositivos permitenla implementacin de un Modbus RS485 Serial line con ms de 32 dispositivos, sin repetidor.
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGEn este caso estos dispositivos MODBUS debe documentarse para decir cuntos
de esos dispositivos son autorizados sin repetidor. El uso de un repetidor entre dos carga pesada
Modbus RS485 tambin es posible.
3.4.2 Topologa
Un Modbus RS485 configuracin sin repetidor tiene un cable troncal, a lo largo de
qu dispositivos estn conectados directamente (encadenamiento) o por derivacin corta cables.
El cable troncal, tambin denominado "Bus", puede ser larga (vase ms adelante).
Sus dos extremos debe estar conectado en lnea en las terminaciones.
El uso de repetidores entre varios Modbus RS485 tambin es posible.
3.4.3 Longitud
La longitud de extremo a extremo del cable troncal debe ser limitado. La longitud mxima depende de lavelocidad en baudios, el cable (medidor, capacitancia o impedancia
caracterstica), el nmero de cargas en la cadena, y de la configuracin de la red (de 2 o 4 hilos).
Para un mximo de 9600 baudios de velocidad y AWG26 (o mayor) Gauge, la longitud mxima es de 1.000
m. En el caso concreto se muestra en la figura 22 ( 4 cableado utilizado como un sistema de cableado de 2
hilos) la longitud mxima debe dividirse por dos.
Las derivaciones debe ser breve, nunca ms de 20m. Si un puerto multi- tap es utilizado con
n derivaciones, cada uno debe respetar una longitud mxima de 40m dividido por n.
3.4.4 Modalidades puesta a tierra
El " " circuito ( seal comn y comn de la fuente de alimentacin opcional ) debe estar conectado directamente
a la toma de tierra de proteccin, preferiblemente en Un solo punto para todo el bus. Generalmente
este punto es elegir el dispositivo maestro o en su grifo.
3.4.5 Terminacin de Lnea
Una reflexin en una lnea de transmisin es el resultado de una discontinuidad de impedancia que ve como laonda que viaja se propaga hacia abajo de la lnea. Para minimizar los reflejos desde el extremo del cable RS485es necesario colocar una terminacin de lnea cerca de cada uno de los dos extremos del bus.
Es importante que la lnea sea terminada en ambos extremos ya que la propagacin es bi-direccional, pero no
est permitido colocar ms de 2 LT en uno pasivo D0-D1 par equilibrado. No coloque nunca ningn LT en
un cable de derivacin.
Cada terminacin de lnea debe estar conectado entre los dos conductores de la lnea equilibrada:
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Sobre MODBUS Lnea Serial Gua de Especificacin e Implementacin V1.02 Modbus-IDA.ORGD0 y D1. Terminacin de lnea puede ser un valor de 150 ohmios ( 0,5 W ) resistencia.
Un capacitor en serie (1 nF, 10 V ) con un mnimo de 120 ohmios ( 0,25 W ) Resistencia es una mejor opcincuando una polarizacin de la pareja debe ser aplicado (vase aqu despus).
En un sistema de 4W, cada par deben estar terminados en cada extremo del bus. En interconexiones deRS232, sin terminacin debe ser cableada.
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3.4.6 Polarizacin de Lnea
Cuando no hay actividad de datos RS-485 par equilibrado, las lneas no son conducidos y, por lotanto susceptible al ruido o interferencia externa. Para asegurarse de que su receptor permanece en unestado constante, cuando no est presente la seal de datos, algunos dispositivos necesitan a laparcialidad de la red.
Cada dispositivo MODBUS deben documentarse para decir:- Si el dispositivo necesita una lnea polarizacin,
- Si el dispositivo implementa, o puede implementar, tal lnea de polarizacin.
Si uno o varios dispositivos de la polarizacin, necesita un par de resistencias deben estar conectados en elRS-485 par equilibrado :
- Una resistencia Pull-Up a una tensin de 5V en la D1 del circuito,
- Una resistencia reductora al circuito comn en D0 del circuito.
El valor de esas resistencias deben ser entre 450 ohmios y 650 Ohmios. Valor de
resistencias de 650 ohmios puede permitir un mayor nmero de dispositivos en el bus de
lnea serie.
En este caso, una polarizacin de la pareja debe ser implementado en una ubicacin nica para todo el
Bus de serie. Generalmente este punto es elegir el dispositivo maestro o en su grifo.
Otros dispositivos no debe aplicar cualquier tipo de polarizacin.
El nmero mximo de dispositivos autorizados en esa lnea de Modbus Serial es reducido al 4 de
MODBUS sin polarizacin.
3.5 Interfaces mecnicas
Terminales de tornillo puede ser utilizado tanto para IDv e ITr conexiones. Toda la
informacin deber ser proporcionada a los usuarios acerca de la ubicacin exacta de cada seal,
con nombres de conformidad con el captulo anterior "Interfaz elctrica".
Si un RJ45 ( o mini-DIN o un conector D-shell) se utiliza en un equipo para un interfaz mecnica
MODBUS, un conector hembra blindado debe ser elegido. A continuacin, el extremo del
cable debe tener un conector macho apantallado.
3.5.1 Los conectores pin-out 2W-MODBUS
- conector hembra en el lado del dispositivo
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Figura 24: 2W- MODBUS EN EL CONECTOR RJ45 ( es necesario el pin-out)
Hembra (vista frontal) Macho (vista frontal)
Figura 25: D-shell, conector de 9 polos
Conectores tipo tornillo tambin pueden ser utilizados.
Si un conector RJ45 o un 9-pin conector D-shell se utiliza para un dispositivo MODBUS estndar, losalveolos en adelante deben ser respetados por cada circuito implementado.
2W-MODBUS RJ45 y 9 pines pines D-shell
En pin En pin Nivel deexi encia
IDv ITr EIA/TIA-Descripcin de IDv
3 3 O cional PMC -- --Control de modo de puerto
4 5 Re uerido D1 D1 B/B'
Transceptor terminal 1, Tensin V1( V1 > V0 para el 1 binario [OFF] estado )
5 9 Re uerido D0 D0 Un/
Transceptor terminal 0, Tensin V0( V0 > V1 para el 0 binario [EN] estado )
7 2 Recomendad
VP -- -- Positivo de 5...24 V de alimentacin d.c.
8 1 Re uerido Common Common C/C' Seal y fuente de alimentacin comunes
3.5.2 Los conectores pin-out opcional 4W-MODBUS
- conector hembra en el lado del dispositivo
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Figura 26: 4W- MODBUS EN EL CONECTOR RJ45 ( es necesario el pin-out )
Hembra (vista frontal) Macho (vista frontal)
Figura 27: D-shell, conector de 9 polos
Conectores tipo tornillo tambin pueden ser utilizados.
Si un conector RJ45 o un 9-pin conector D-shell se utiliza para un 4W-dispositivo MODBUS, elconexionado en adelante deben ser respetados por cada circuito implementado.
Opcional 4W-MODBUS RJ45 y 9 pines pines D-shell
En pinRJ45 En pinD9-shell Nivel de exigencia IDvSeal ITrSeal EIA/TIA-485 Nombre Descripcin de IDv
1 8 Requerido RXD0 RXD0 Una'Terminal receptor 0, Tensin Va'( Va' > Vb' para el 0 binario [EN] estado )
2 4 Requerido RXD1 RXD1 B'Receptor terminal 1, Tensin Vb'( Vb' > Va' para el 1 binario [OFF] estado )
3 3 Opcional PMC -- -- Control de modo de puerto
4 5 Requerido TXD1 TXD1 BGenerador terminal 1, Tensin Vb( Vb > va para el 1 binario [OFF] estado )
5 9 Requerido TXD0 TXD0 Un Generador terminal 0, AV de voltaje( Va > Vb para binario 0 [EN] estado )
7 2 Recomendado VP -- -- Positivo de 5...24 V DC de
8 1 Requerido Common Common C/C' Seal y fuente de alimentacinNota : Cuando ambos 2 y 4 configuraciones de cable estn implementadas en el mismo puerto, el 4W
anotaciones deben ser utilizados.
3.5.3 RJ45 y 9 pines pines D-shell para Modbus RS232 opcional
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Si un conector RJ45 o un 9-pin conector D-shell se utiliza para un dispositivo MODBUS RS232, lasconexiones en adelante deben ser respetados por cada circuito implementado.
DCESubray las patillas de salida El circuito
DTESubray las patillas de salida
En pinRJ45
En pinD9-shell
Nivel deexigencia Nombre Descripcin
RS232Fuente
Nivel deexigencia
En pinRJ45
Pin en D9-shell
1 Requerido TXD Los datos DTE Requerido 22 3
2 3 Requerido RXD Datos recibidos DCE Requerido 1 2
3 7 Opcional CTS Borrar Enviar DCE Opcional 6 8
6 Opcional RTS Solicitud de env
DTE Opcional 38 7
8 5 Requerido Common Comn de la -- Requerido 8 5
Nota importante : algunos pines de DCE son cruzados con DTE Conexionado con el mismo nombre.
Directamente un cable pin a pin ( sin cruzar ) debe ser utilizado entre un DTE ( un PC por ejemplo ) y un DCE
(un PLC, por ejemplo).
3.6 Cables
Un cable de lnea en serie MODBUS deben estar blindados. En un extremo de cada cable de su
escudo protector debe estar conectado a tierra. Si se utiliza un
conector en este extremo, el shell del conector est conectado al blindaje del cable.
Un Modbus RS485 debe utilizar un par de equilibrado (D0-D1) y un tercer cable (el Comn). Adems de
que un segundo par de equilibrado debe ser utilizado en un sistema de 4W-MODBUS (RXD0-RXD1).
Si un connectorized 4 pares se utiliza un cable de categora 5, recuerde al usuario en las guas de usuario :
"La conexin de un cable cruzado en un 2-wire sistema MODBUS puede ocasionar
daos".
Para minimizar los errores de cableado, se recomienda un cdigo de colores para los hilos de los cablesModbus RS485 :
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Figura 28: cdigo de colores para cables Modbus RS485
Nota : los cables de Categora 5 utilizar otros colores.
Para Modbus RS485, Calibre del cable elegido debe ser lo suficientemente anchas para permitir la
mxima longitud ( 1000 m ). 24 AWG es siempre suficiente para los datos MODBUS.
Los cables de categora 5 pueden funcionar para Modbus RS485, con una longitud mxima de 600m.
Para los pares equilibrados utilizados en un sistema RS485, una impedancia caracterstica con un valor
superior a 100 ohmios puede ser preferible, especialmente para 19200 y mayores velocidades en
baudios .
3.7 Diagnstico Visual
Para un diagnstico visual, el estado de la comunicacin y el estado del dispositivo debe ser indicado por los
LED:
LED Nivel de exi e
Estado Color
Comunicacin Requerido Encendida durante el envo o la recepcin de tramas.
( 2 LEDs para la recepcin de tramas y el bastidor
Amarillo
Error RecomendadoEncendida : fallo internoParpadeando : Otros fallos ( fallo o error de
configuracin de la Comunicacin)
Rojo
Estado del Opcional Encendida : dispositivo alimentado Verde
4 Instalacin y documentacin.
4.1 Instalacion
Proveedor del producto debera prestar atencin para dar al usuario de un sistema o dispositivos MODBUS
toda la informacin til que les impiden cualquier error en el cableado o en la mala utilizacin de accesoriosde cableado :
- Algunos otros buses de campo CANopen, por ejemplo, utilice los mismos tipos de conector ( D-shell,
RJ45) .
- Se realizan estudios sobre Ethernet, con fuente de alimentacin en el mismo cable de pares
equilibrados.
- Algunos productos utilizan circuitos de E/S para los mismos tipos de conector ( D-shell, RJ45).
Sobre estos conectores, en su mayor parte, sin posicionador est disponible (polarizando
la muesca o otra implementacin) .
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4.2 Gua del usuario
La Gua del usuario de cualquier dispositivo MODBUS o componente del sistema de cableado debe incluir,en una forma no exhaustiva uno o dos tipos de informacin:
4.2.1 Para cualquier producto : MODBUS
La siguiente informacin debe ser documentada :
Todas las solicitudes aplicadas.
Los modos de funcionamiento.
El diagnstico visual.
Los registros accesibles y apoy los cdigos de funcin. Reglas de instalacin.
La informacin requerida en las siguientes secciones tambin deben ser documentados :
"Definicin" (MODBUS de dos hilos para mencionar los circuitos requeridos) ;
"opcional " (definicin de MODBUS Four-Wire mencionar los circuitos requeridos) ;
" Polarizacin" de la lnea (por mencionar una posible necesidad o una aplicacin) ;
"Cables" ( cuidado especial de los cables cruzados).
Una indicacin especfica relativa a los dispositivos de direcciones, debe ser
escrita en forma de una advertencia importante :
"es de gran importancia para garantizar en el momento del procedimiento de direccionamiento dedispositivos, que no hay dos dispositivos con la misma direccin. En ese caso, un comportamientoanormal de todo el serial bus puede ocurrir, el maestro estaba entonces en la imposibilidad decomunicarse con todos los presentes en el bus de esclavos".
Una "Introduccin" captulo es altamente recomendable, con la descripcin documentada de
un tpico ejemplo de aplicacin, para un arranque fcil.
4.2.2 Para un producto con Modbus implementado opciones :
Los diferentes parmetros opcionales deben ser claramente detallada :
modo de transmisin serie opcional ;
Opcional ; la comprobacin de paridad
Velocidades en baudios Opcional ;
Circuito opcional(s) : fuente de alimentacin , la configuracin de puerto ;
Interfaz opcional(s) ;
nmero mximo de dispositivos (sin repetidor), si es mayor de 32.
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5 clases de implementacin
Cada dispositivo MODBUS Serial Line debe respetar todos los requisitos obligatorios de
una misma clase de implementacin. Los siguientes parmetros se utilizan para clasificar
los dispositivos de lnea Modbus Serial :
Direccionamiento
La Radiodifusin
Modo de Transmisin
Velocidad en baudios
Formato de caracteres Parmetro de interfaz elctrica
Se proponen dos clases de
implementacin, la base y las clases regulares.
La clase regular debe proporcionar capacidades de
configuracin.
BASIC REGULAR Valor
Abordar Esclavo :
Direccin configurabledesde 1 hasta 247
Maestro :
Para poder abordar un esclavo de la direccinDe 1 a 247
Mismo como bsico -
Broadcast S S -
Baud Rate 9600 ( 19200 tambin es recomendado). 9600, 19200 + velocidades en baudiosconfigurable adicional
19200(si se implementa,
Paridad Incluso Incluso + posibilidad de configurar NO yParidad impar
Incluso
Modelo RTU RTU + ASCII RTU
Interfaz elctrica 2W RS485 o RS232-Cableado RS485 (cableado de 2W y 4W-cableado como una opcin adicional)
O RS232.
RS485 -Cableado2W
Tipo de conector RJ 45 ( recomendado ) -
6 Apndice
6.1 Apndice A - Gestin de contadores de diagnstico de lnea en serie
6.1.1 Descripcin general
MODBUS Serial Line define una lista de contadores de diagnstico para permitir el rendimiento y la gestinde los errores.
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Estos contadores son accesibles mediante la aplicacin del protocolo MODBUS y su funcin de
diagnstico (cdigo de funcin 08).
Cada contador se puede obtener por una sub-funcin cdigo enlazado al nmero de contador. Todos los
contadores se pueden borrarse con la sub-funcin cdigo 0x0A. El formato de la funcin de
diagnstico se describe en la especificacin del protocolo MODBUSaplicacin. Aqu est la lista de diagnsticos y cdigos de sub-funcin asociado apoyados por un dispositivo
de lnea serie.
Sub-Cdigo defuncin
Contadorr Nombre de contadores Comentarios
Nmero (Para el diagrama de abajo)
Hex Dec
0x0B 1 Bus de retorno el recuento
de mensajes
La cantidad de mensajes que el dispositivo remoto ha detectado en el sistema de
comunicaciones desde el ltimo reinicio, la operacin clear counters, o power-up.Mensa es con error de CRC no son tomadas en cuenta.0x0C 2 Error de comunicacin de
bus de retornoContar
La cantidad de errores de CRC encontradas por el dispositivo remoto desde elltimo reinicio, la operacin clear counters, o power-up. En caso de un errordetectado en el nivel de personaje, (overrun, un error de paridad), o en caso deun mensaje de longitud < 3 bytes, el dispositivo receptor no es capaz de calcularel CRC. En tales casos, este contador tambin se incrementa.
0x0D 3 Volver esclavo de recuentode errores de excepcin
Cantidad de MODBUS excepcin error detectado por el dispositivo remoto desdeel ltimo reinicio, la operacin clear counters, o power-up. Esto comprendetambin el error detectado en difundir mensajes incluso si un mensaje deexcepcin no se devuelve en este caso.Errores de excepcin se describen y enumeran en "Aplicacin MODBUS
Especificacin del protocolo de documento".0xOE 4 Volver esclavo del recuento
de mensajesCantidad de mensajes dirigidos al dispositivo remoto, incluyendo mensajes debroadcast, que el dispositivo remoto ha procesado desde el ltimo reinicio,la operacin clear counters, o power-up.
0x0F 5 Volver esclavo recuento sinrespuesta
La cantidad de mensajes recibidos por el dispositivo remoto para que no devolvininguna respuesta (ni una respuesta normal ni una excepcin de la respuesta),desde el ltimo reinicio, la operacin clear counters, o power-up. Entonces, estecontador indica el nmero de mensajes de difusin que ha recibido.
0x10 6 Volver esclavo recuento NAK Cantidad de mensajes dirigidos al dispositivo remoto para que devolvi un acusede recibo negativo (NAK) Respuesta de excepcin, desde el ltimo reinicio, laoperacin clear counters, o power-up. Respuestas de excepcin se describen y
enumeran en "Aplicacin Especificacin del protocolo MODBUS" documento.
0x11 7 Volver esclavo recuentoocupado
Cantidad de mensajes dirigidos al dispositivo remoto, para lo cual regres undispositivo esclavo ocupado respuesta de excepcin, desde el ltimo reinicio, laoperacin clear counters, o power-up. Respuestas de excepcin se describen yenumeran en "Aplicacin Especificacin del protocolo MODBUS" documento
0x12 8 Bus de retorno rebasamientorecuento de caracteres
Cantidad de mensajes dirigidos al dispositivo remoto que no poda manejardebido a una condicin de desbordamiento de caracteres, desde el ltimoreinicio, la operacin clear counters, o power-up. Un personaje rebasamientoes causada por caracteres de datos que llegan al puerto ms rpido de lo quepueden ser almacenados, o por la prdida de un personaje debido a una averade hardware.
6.1.2 Diagrama de gestin contadores
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Los siguientes diagramas describen cuando cada uno de los contadores anteriores debe ser incrementado.
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6.2 APNDICE B - RC/CRC Generacin
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6.2.1 Generacin de LRC
El control de redundancia longitudinal (LRC) campo es un byte, que contienen un valor binario de 8 bits. ElLRC valor es calculado por el dispositivo transmisor, que anexa el LRC al mensaje. El dispositivo que reciberecalcula un LRC durante la recepcin del mensaje, y compara el valor calculado al valor real que recibi en elcampo de la CRL. Si los dos valores no son iguales, se produce un error.
La LRC se calcula sumando los sucesivos bytes de 8 bits en el mensaje, descartando los lleva, y luego dos escomplementar el resultado. La LRC es un campo de 8 bits, por lo tanto cada nueva adicin de un personajeque podra resultar en un valor superior a
255 decimal simplemente 'vuelca' el valor del campo a travs de cero. Porque no existe un novenobit, el saldo se descartan automticamente.
Un procedimiento para generar una LRC es:
1. Agregar todos los bytes del mensaje, excluyendo el punto 'Coln' y termina CRLF. Agregar en uncampo de 8 bits, de manera que transporta se descartar.
2. Reste el valor de campo final FF hex (todos los 1's), para producir
los complemento.
3. Agrega 1 para producir losdoses-complemento.
Colocar el LRC en el
mensaje.
Cuando los 8 bits de LRC (2 caracteres ASCII) es transmitida en el mensaje, el carcter de ordensuperior ser transmitido en primer lugar, seguido por el carcter de orden bajo. Por ejemplo, siel valor de LRC es 61 hex (0110 0001):
Figura 29: Ejemplo de secuencia de caracteres
LRC
Un ejemplo de una funcin de lenguaje C realizar generacin LRC se
muestra acontinuacin. La funcin tiene dos argumentos:
Unsigned char *auchMsg; un puntero a la memoria
intermedia de mensajes que contengan datos binarios
que se va a utilizar para generar el LRC, unsigned short
usDataLen; La cantidad de bytes del bfer de mensaje.
La funcin de generacin de LRC
Static unsigned char(auchMsg, usDataLen LRC) /* la funcin devuelve la LRC como un tipo unsigned char*/
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Unsigned char *auchMsg ; /* Mensaje para calcular LRC en */
Unsigned short usDataLen : /* La cantidad de bytes del mensaje */
{
Unsigned char uchLRC = 0; */ inicializado char LRC*/Mientras (usDataLen--) /* pasan por el bfer de mensajes */ += *auchMsg
uchLRC++; /* Aadir bytes del bfer sin llevar */
retorno ((unsigned char)(-((char)uchLRC))) ; */ complemento doses retorno*/
}
6.2.2 Generacin de CRC
La comprobacin de redundancia cclica (CRC) en el campo es de dos bytes, que contiene un valor binario de
16 bits. El valor CRC se calcula mediante el dispositivo transmisor, que anexa el CRC para el mensaje. Eldispositivo que recibe recalcula un CRC durante la recepcin del mensaje, y compara el valor calculado al valorreal que recibi en el campo CRC. Si los dos valores no son iguales, se produce un error.
La CRC es iniciado por primera pretensin un registro de 16 bits para todos los 1's. A continuacin, se inicia unproceso de aplicar sucesivas bytes de 8 bits del mensaje al contenido actual del registro. Slo los ocho bits dedatos en cada uno de los caracteres se utiliza para generar el CRC. Los bits de arranque y parada y el bit deparidad, no se aplican a la Convencin sobre los Derechos del Nio.
Durante la generacin de la CRC, cada carcter de 8 bits es ORed exclusivo con el contenido del registro. Acontinuacin, el resultado se desplaza en la direccin de los bits menos significativos (LSB), con un rellenode ceros en el bit ms significativo (MSB) posicin. La LSB se extrae y se examina. Si el LSB es un 1, entoncesel registro es exclusivo, con un valor preestablecido ORed valor fijo. Si el LSB era un 0, no exclusivos, o selleva a cabo.
Este proceso se repite hasta que se han realizado ocho turnos. Tras el ltimo cambio (octavo), el siguientecarcter de 8 bits es exclusivo ORed con el registro del valor actual, y el proceso se repite para otros ochoturnos como se ha descrito anteriormente. El contenido final del registro, despus de que todos los caracteresde los mensajes que se han aplicado, es el valor de CRC.
Un procedimiento para generar un CRC es:
1. Cargar un registro de 16 bits con FFFF hex (todos los 1's). Llamar a este registro de la CRC.
2. Exclusivo o el primer byte de 8 bits del mensaje con el byte de orden bajo de la CRC de 16 bits
registrarse, poniendo el resultado en el Registro de CRC.
3. Desplazar el CRC registrar un poco a la derecha (hacia el LSB), cero-llenado de la MSB. Extraer y
examinar el LSB.
4. (Si el LSB era 0): Repita el paso 3 (otro turno).
(Si el LSB era 1): Exclusivo o el CRC registrarse con el polinomio valor 0xA001 (1010 0000 0000 0001).
5. Repita los pasos 3 y 4 hasta 8 cambios han sido realizados. Cuando esto est hecho, completarun byte de 8 bits se hayan procesado.
6. Repita los pasos 2 a 5 para el siguiente byte de 8 bits del mensaje. Contine haciendo esto hasta
que todos los bytes que se han procesado.
7. El contenido final de la CRC es registrar el valor de CRC.
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8. Cuando el CRC se coloca en el mensaje, los bytes superiores e inferiores deben cambiarse como se
describe a continuacin.
Colocacin de la CRC en el mensaje.
Cuando el CRC de 16 bits (dos bytes de 8 bits) se transmite en el mensaje, el byte bajo pedido sertransmitido en primer lugar, seguido por la alta orden de byte.
Por ejemplo, si el valor de CRC es hex (1241 0001 0010 0100 0001):
Figura 30: Secuencia de bytes CRC
Algoritmo de clculo delCRC 16
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El CRC 16 de la trama es entonces: 4112
Ejemplo
Un ejemplo de una funcin de lenguaje C realizar CRC generacin se muestran en las pginas siguientes.Todos los posibles valores de CRC estn precargadas en dos matrices, que son simplemente indexada
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como la funcin incrementos mediante el mensaje buffer. Una matriz contiene todos los 256 posiblesvalores de CRC para el byte alto del campo CRC de 16 bits, y la otra matriz contiene todos los valores parael byte bajo.
La indizacin de la CRC en esta forma proporciona una ejecucin ms rpida que podra alcanzarse porcalcular un nuevo valor de CRC con cada nuevo personaje desde el bfer de mensaje.
Nota: Esta funcin realiza el intercambio de alta/baja bytes crc internamente. Los bytes ya estncambiados en el valor de CRC que es devuelto por la funcin.
Por lo tanto el valor de CRC devuelto de la funcin puede ser colocado directamente
en el Mensaje para la transmisin. La funcin tiene dos argumentos:
Unsigned char *puchMsg; un puntero a la memoria intermedia de mensajes que contengan datos
binarios que se va a utilizar para generar el CRC
Unsigned short usDataLen; La cantidad de bytes del bfer de mensaje.
La funcin de generacin de CRC
Unsigned short CRC16 puchMsg usDataLen (, ). /* La funcin devuelve la CRC como un tipo *
Unsigned char *puchMsg ; /* Mensaje para calcular CRC a *
Unsigned short usDataLen ; /* La cantidad de bytes de mensaje *
{
Unsigned char uchCRCHi = 0xFF
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