简说Modbus-RTU与Modbus-ASCII

Modbus在串行总线通信中的协议有RTU和ASCII两种。RTU是Remote Terminal Unit的缩写，意思是远程终端单元。ASCII是American Standard Code for Information Interchange，意思是美国信息交换标准代码，是将文字编辑符号、大小写字母、数字和一些不可见的控制字符进行编码的一种字符表示形式，除了空字符外，共127个字符编码。

两种协议的不同之处，孔丙火（微信公众号：孔丙火）认为，最简单的讲，就是：RTU是直接发送数据，二进制代码，其表示的物理意义，需要发送端和接收端进行约定；ASCII发送的数据是用于表示字符的二进制代码；举例如下：

图1 

在数据发送格式上，两者也有以下不同之处。

（1）ASCII有开始字符和结束字符，可以作为一帧数据开始和结束的标志，用于接收端判断，一个报文必须以一个‘冒号’ ( : )(ASCII 十六进制3A )起始，以‘回车-换行’ (CR LF) (ASCII 十六进制0D 和0A) 结束，如图2所示。而RTU则没有这样的标志，需要用时间间隔来判断一帧数据的开始和结束，协议中规定的是3.5个字符周期，就是在一帧开始前，必须有大于3.5个字符周期的空闲时间，一帧结束后，也必须有大于3.5个字符周期的空闲时间，否则会出错，如图3所示。

图2

图3

特别说明：大家都知道，串口发送数据是以字节为单位的，两个字节的发送时间间隔在RTU中也是有规定的，必须小于1.5个字符周期，不然也会出错。字符周期是一个时间单位，在孔丙火（微信公众号：孔丙火）看来，很多人在做的时候会弄错这个概念，有的人以为是bit，这是不对的，应该是字节，但不是8个bit的字节，而是RTU发送1个字节的实际bit数，这里面包含一些附加位，如起始位、停止位、校验位等，加起来是11个bit，即1个字符周期是11bit的时间。那么问题来了，细心的朋友就会问孔丙火（微信公众号：孔丙火），如果串口参数是无校验的时候，不就是10个bit了吗？的确是这样，所以RTU协议中有明确规定，偶校验是推荐的，但无校验也是允许的，但也推荐，无校验的时候，停止位最好设置为2位，就是为了确保1个字符周期是11bit。

（2）两者的数据域的长度不同，RTU数据域的长度为252字符，而ASCII的是其两倍，这是由于本文第2段所述的原因，同时为了两种协议的应用层数据保持一致，才做出这样的规定。孔丙火（微信公众号：孔丙火）还注意到一个问题，在标准中，描述数据域长度使用的单位是字符，而不是字节，我想这跟我在上段中描述的11bit的问题有关，用字符更加准确。

（3）两者的数据帧校验方式不同。RTU使用CRC校验，即循环冗余检验，ASCII使用的是LRC，即纵向冗余校验。

（4）在Modbus标准中，RTU是必须要求的，而ASCII是可选项，即作为一个Modbus通信设备可以只支持RTU，也可以同时支持RTU和ASCII，但不能只支持ASCII。

参考文献：GB/T 19582-2008。

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