MODBUS 数据格式相关记录

串口通讯格式：

　　串口通讯可以分为同步通讯(Synchronous)和异步通讯(Asynchronous)。同步通讯时有一根时钟信号，数据格式中没有起始位和停止位；异步通讯中没有时钟信号，数据格式中包含起始位和停止位。此次记录内容为使用STM32的异步通信配置学习。

　　串口异步传输一帧数据需要多个位，这些位的描述为 起始位+数据位+校验位+停止位。起始位是固定的 1bit ，数据位、校验位和停止位是可配置的，常见的配置类型如：数据位可配置格式为 5bit、6bit、7bit、8bit和9bit(PC端无法配置9bit)，STM32好像不能配置5bit和6bit；校验位1bit，可配置为无校验、奇校验、偶校验、1校验(Mark)和0校验(Space)，Mark校验和Space校验在STM32中好像不能直接配置；停止位可配置格式为1bit、1.5bit和2bit，STM32好像都是1bit停止位。重要的提示：平常使用中，校验位会单独拿出来配置和介绍，但是如果开启了校验功能，校验位是填充在数据位的MSB位置。意思是如果你开起了校验位，那么数据位需要设置为你所需要传输数据的位数加一，否则可能出问题。以几张时序图作为参考(第一次画，看着别扭)：

　　1、传输无校验位

　　　　　　　　　　　　

　　左图中起始位占据1bit，数据位占据8bit(如果设为数据位7bit，那数据位只有7个方格，同理至5bit、6bit)，停止位占据1bit，不含校验位，两端表示空闲状态，这种数据格式配置是普通使用最常见的。右图中起始位占据1bit，数据位占据9bit，停止位占据1bit，不含校验位，两端表示空闲状态；一般我们都是以字节数据传输，这种配置时有9bit可用，MSB这一位通常用作校验位，而且这个校验位可以由用户随意指定；对于STM32使用者来说，虽然寄存器配置无法直接实现Mark校验和Space校验，但用户可使用该格式手动设置MSB，充当Mark校验或者Space校验结果使用，因为真实的校验结果也是放在数据位的MSB位置。

　　2、传输有校验位

　　　　　　　　　　　　

　　左图配置起始位1bit、数据位8bit、停止位1bit，开启了校验功能，校验结果1bit占据了数据位的MSB位置，如此当设置为8bit数据位而且开启了校验功能时，用户可传输有效数据只有7bit，MSB会被校验结果强行占据。右图配置起始位1bit、数据位9bit、停止位1bit，开启校验功能，校验结果1bit占据MSB，用户可传输有效数据为8bit数据，恰好是常用的一个字节数据，所以当用户打算开启校验功能而且要保留当前传输数据有效位不变，就要配置数据位加1。对于这个情况，从STM32H7xx参考手册里截图说明如下：

　　对于这一点通过程序设置串口为8bit数据位，开启奇校验，使用示波器探测波形进行验证。使用串口发送0xFF数据时，示波器显示传输数据为0x7F，因为0xFF经过校验后会把MSB的1变成0；使用串口发送0x7F数据时，示波器显示传输数据为0x7F。

 

码元学习：

　　百度百科里面介绍：码元，承载信息量的基本信号单位。在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为(二进制）码元。 而这个间隔被称为码元长度。值得注意的是当码元的离散状态有大于2个时（如M大于2个） 时，此时码元为M进制码元。

　　码元传输速率，又称为码元速率或传码率。其定义为每秒钟传送码元的数目，单位为"波特"，又可以称为波特率,常用符号"Baud"表示，简写为"B"。一个码元可能由多个位组成，所以波特率不一定等于比特率。如果一个码元只需要表示2个级别状态（0和1），那么一个码元就是一个位，此时波特率等于比特率；如果一个码元需要表示4个级别状态（0、1、2和3），那么一个码元需要两个位表示（即一个码元占据两个位，对数关系），此时波特率等于比特率的1/2。

 

 

MODBUS 超时时间：

1、两帧之间超时时间为3.5字符　　2、一帧数据中每个字符超时时间为1.5字符

MODBUS 中处理一个字符相当于串口处理一帧。

超时时间根据通信速率计算：

　　串口传输数据时，一个码元只占据一个位，所以串口的波特率等于比特率。

　　bps = bit / s = 位 每 秒！　　

　　比如串口一帧数据常用的通信格式：起始位(1位) + 数据位(8位) + 校验位(0位) + 停止位(1位) = 10（位）

　　9600bps 的比特率下，串口发送字节数据速度为 9600/10 = 960 字符/秒；

　　每个字符对应时间为 1s / 960 ，3.5字符时间为 3.5 * 1 / 960 = 0.0036458 s = 3.6458 ms

网上资料指明，在通信速率等于或低于 19200 bps 时，这两个定时必须严格遵守；
对于比特率大于 19200 bps 的情形， 应该使用 2 个定时的固定值 ：

　　字符间超时时间(t1.5)为 750µs ，

　　帧间的超时时间 (t3.5) 为 1.750ms 。