本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是涉及一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法和裝置。

背景技術(shù)：

ZigBee是在IEEE802.15.4基礎(chǔ)上發(fā)展來的一種無線通訊技術(shù)，該技術(shù)主要適用于低成本、低功耗的近距離傳輸中，但在上層應(yīng)用中，ZigBee并沒有一種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可參考。

Modbus RTU協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用技術(shù)，它已經(jīng)成為一個通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以輕松的連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中的監(jiān)控，但是目前還沒有一種技術(shù)能夠?qū)igBee技術(shù)和Modbus RTU技術(shù)兩者融合在一起，但又不涉及到協(xié)議轉(zhuǎn)換的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本發(fā)明的目的是提供了一種無需布線，且網(wǎng)絡(luò)成本低、低功耗和安全可靠，簡易方便的ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法和裝置。

本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法，所述方法包括：ZigBee協(xié)議和Modbus RTU協(xié)議；

S1、數(shù)據(jù)初始化階段，配置ZigBee模塊通訊參數(shù)信息；確定所述Modbus RTU數(shù)據(jù)包位于所述ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置；附加ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)幀頭和幀尾，形成一包完整的ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀；

S2、數(shù)據(jù)發(fā)送階段，通過ZigBee模塊將封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)向?qū)Ψ降腪igBee模塊；

S3、數(shù)據(jù)接收階段，通過ZigBee模塊接收對方ZigBee模塊傳來的數(shù)據(jù)幀信息；判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾；確定Modbus RTU數(shù)據(jù)在ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置，解析Modbus RTU數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法還可以是：

所述通訊參數(shù)信息包括波特率、通道號、網(wǎng)絡(luò)地址和通訊模式等參數(shù)信息。

在步驟S3之后，ZigBee模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)需要再次發(fā)送Modbus命令數(shù)據(jù)時，喚醒所述ZigBee模塊，再次執(zhí)行步驟S2。

判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾包括：判斷所述數(shù)據(jù)是否屬于ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀，然后通過所述數(shù)據(jù)長度判斷所述數(shù)據(jù)幀信息是否完整，并判斷所述數(shù)據(jù)幀信息是否被非法修改過。

本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的裝置，包括：

數(shù)據(jù)初始化模塊，用于配置ZigBee模塊通訊參數(shù)信息；確定所述Modbus RTU數(shù)據(jù)包位于所述ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置；附加ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)幀頭和幀尾，形成一包完整的ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀；

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，用于通過ZigBee模塊將封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)向?qū)Ψ降腪igBee模塊；

數(shù)據(jù)接收模塊，用于通過ZigBee模塊接收對方ZigBee模塊傳來的數(shù)據(jù)幀信息；判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾；確定Modbus RTU數(shù)據(jù)在ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置，解析Modbus RTU數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的裝置還可以是：

所述通訊參數(shù)信息包括波特率、通道號、網(wǎng)絡(luò)地址和通訊模式等參數(shù)信息。

在數(shù)據(jù)接收模塊之后包括：ZigBee模塊休眠喚醒模塊：ZigBee模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)需要再次發(fā)送Modbus命令數(shù)據(jù)時，喚醒所述ZigBee模塊，再次執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。

判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾包括：判斷所述數(shù)據(jù)是否屬于ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀，然后通過所述數(shù)據(jù)長度判斷所述數(shù)據(jù)幀信息是否完整，并判斷所述數(shù)據(jù)幀信息是否被非法修改過。

本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法，包括數(shù)據(jù)初始化階段，配置ZigBee模塊通訊參數(shù)信息；確定所述Modbus RTU數(shù)據(jù)包位于所述ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置；附加ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)幀頭和幀尾，形成一包完整的ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀；數(shù)據(jù)發(fā)送階段，通過ZigBee模塊將封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)向?qū)Ψ降腪igBee模塊；數(shù)據(jù)接收階段，通過ZigBee模塊接收對方ZigBee模塊傳來的數(shù)據(jù)幀信息；判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾；確定Modbus RTU數(shù)據(jù)在ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置，解析Modbus RTU數(shù)據(jù)。這樣，通過將Modbus RTU協(xié)議與ZigBee協(xié)議相結(jié)合，在數(shù)據(jù)的發(fā)送端采用在ZigBee傳輸數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)的接收端采用相同的方式來解析出對應(yīng)的Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互傳輸和交互。本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法和裝置，匯集了兩種協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，既保留了ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)成本低、低功耗、安全可靠和無需布線的優(yōu)勢，同時又發(fā)揮了Modbus RTU協(xié)議有眾多的應(yīng)用模式等優(yōu)勢，提供了一種簡易、方便的無線通訊模式。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明中Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包在ZigBee數(shù)據(jù)幀中的位置示意圖。

圖3為本發(fā)明一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互方法的數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖。

圖4為本發(fā)明一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互方法的數(shù)據(jù)接收流程圖。

圖5是本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明一種A模塊和B模塊利用ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是A模塊使用ZigBee幀格式封包的示意圖。

圖8是A模塊接收到的ZigBee幀格式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖的圖1至圖8對本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法和裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的方法，請參考圖1，該方法包括：

首先，ZigBee協(xié)議，是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議，根據(jù)ZigBee協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。

Modbus RTU協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用技術(shù)，它已經(jīng)成為一個通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以輕松的連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中的監(jiān)控。

S1、數(shù)據(jù)初始化階段，配置ZigBee模塊通訊參數(shù)信息；確定所述Modbus RTU數(shù)據(jù)包位于所述ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置；附加ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)幀頭和幀尾，形成一包完整的ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀；

優(yōu)選的，所述通訊參數(shù)信息包括波特率、通道號、網(wǎng)絡(luò)地址和通訊模式等參數(shù)信息；

S2、數(shù)據(jù)發(fā)送階段，通過ZigBee模塊將封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)向?qū)Ψ降腪igBee模塊；

S3、數(shù)據(jù)接收階段，通過ZigBee模塊接收對方ZigBee模塊傳來的數(shù)據(jù)幀信息；判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾；確定Modbus RTU數(shù)據(jù)在ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置，解析Modbus RTU數(shù)據(jù)。

上述流程中，在ZigBee協(xié)議傳輸中，將標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包放在了ZigBee數(shù)據(jù)幀中的負(fù)載數(shù)據(jù)段內(nèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交互，將ZigBee協(xié)議和Modbus RTU協(xié)議兩種技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)了無線通訊的功能。Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包放在ZigBee數(shù)據(jù)幀的RF Data位置，其前面的傳輸控制字是用來指示該包數(shù)據(jù)在整個數(shù)據(jù)塊中的排序位置，在其之前的所有數(shù)據(jù)信息統(tǒng)稱為ZigBee數(shù)據(jù)幀頭，在其之后的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)稱為ZigBee數(shù)據(jù)幀尾。

圖2是本發(fā)明Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包在ZigBee數(shù)據(jù)幀中的位置示意圖，在本發(fā)明中，Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包放在ZigBee數(shù)據(jù)幀的RF Data位置，其前面的傳輸控制字是用來指示該包數(shù)據(jù)在整個數(shù)據(jù)塊中的排序位置，在其之前的所有數(shù)據(jù)信息統(tǒng)稱為ZigBee數(shù)據(jù)幀頭，在其之后的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)稱為ZigBee數(shù)據(jù)幀尾。

圖3為數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖，步驟201是程序開始；

步驟202是ZigBee無線模塊初始化階段，在該階段要配置ZigBee模塊的相關(guān)通訊參數(shù)，如波特率、通道號、網(wǎng)絡(luò)地址和通訊模式等參數(shù)；

步驟203確定Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，該數(shù)據(jù)包放在ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中RF Data即數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)，負(fù)載段內(nèi)的數(shù)據(jù)要完全符合Modbus RTU協(xié)議；

步驟204附加ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)幀頭和幀尾，即附加ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中除RF Data段之外的所有數(shù)據(jù)信息，形成一包完整的ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀；

步驟205數(shù)據(jù)的發(fā)送階段；

步驟206數(shù)據(jù)發(fā)送完成之后，該流程結(jié)束，ZigBee無線模塊可進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)省功耗。

圖4為數(shù)據(jù)接收流程圖，步驟301是程序開始；

步驟302是數(shù)據(jù)接收階段，ZigBee模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)需要再次發(fā)送Modbus命令數(shù)據(jù)時，喚醒所述ZigBee模塊，接收空中傳來有數(shù)據(jù)信息；

步驟303判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀頭和幀尾，首先要看該數(shù)據(jù)是否屬于ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀，然后通過數(shù)據(jù)長度再判斷該幀信息是否完整，最后根據(jù)校驗和可判斷出該幀信息是否被非法修改過；

步驟304解析Modbus RTU協(xié)議數(shù)據(jù)包，根據(jù)Modbus RTU協(xié)議的規(guī)則來解析該幀信息中的RF Data數(shù)據(jù)段的信息；

步驟305數(shù)據(jù)解析完成之后，接收流程結(jié)束。

優(yōu)選的，在數(shù)據(jù)接收階段之后，ZigBee模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)需要再次發(fā)送Modbus命令數(shù)據(jù)時，喚醒所述ZigBee模塊，再次執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送階段。

優(yōu)選的，判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾包括：判斷所述數(shù)據(jù)是否屬于ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀，然后通過所述數(shù)據(jù)長度判斷所述數(shù)據(jù)幀信息是否完整，并判斷所述數(shù)據(jù)幀信息是否被非法修改過。

例如，利用ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)A模塊與B模塊之間數(shù)據(jù)交互的實(shí)例如下：如圖6所示，

步驟一、A模塊發(fā)送數(shù)據(jù)(Modbus命令)到B模塊；

步驟二、B模塊接收A模塊的數(shù)據(jù)，并解析Modbus數(shù)據(jù)，生成應(yīng)答幀數(shù)據(jù)；

步驟三、B模塊發(fā)送封裝好的應(yīng)答數(shù)據(jù)(Modbus響應(yīng))到A模塊；

步驟四、A模塊接收B模塊的響應(yīng)數(shù)據(jù)并解析。

A模塊使用ZigBee幀格式封包，整個幀格式如圖7所示，RF Data區(qū)域為數(shù)據(jù)區(qū)，也就是位于ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置，在該負(fù)載段內(nèi)的位置填充Modbus數(shù)據(jù)，假設(shè)Modbus地址為1，使用Modbus命令執(zhí)行寫線圈1操作，將1號線圈設(shè)置為1。填充數(shù)據(jù)如下：01 01 00 00 00 01 FD CA；RF Data之前的內(nèi)容，我們稱之為幀頭，RD Data之后的內(nèi)容，我們稱之為幀尾；B模塊接收到A模塊的ZigBee協(xié)議幀后，解析出數(shù)據(jù)域，也就是Modbus數(shù)據(jù)，根據(jù)Modbus協(xié)議來解析Modbus命令數(shù)據(jù)，并根據(jù)解析結(jié)果，再封裝成滿足ZigBee幀格式的響應(yīng)數(shù)據(jù)幀，發(fā)往到A模塊。

A模塊接收到的ZigBee幀格式如圖8所示，Receive Data為接收數(shù)據(jù)區(qū)。如果B模塊解析成功，那么B模塊在此區(qū)域填充的數(shù)據(jù)應(yīng)該是：01 01 01 01 90 48；A模塊校驗接收到的B模塊數(shù)據(jù)，判定此次通訊是否成功，若校驗出錯或者不滿足Modbus響應(yīng)幀格式，則解析錯誤。以上就是一個完整的利用ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)A模塊與B模塊之間數(shù)據(jù)交互的實(shí)例。

本發(fā)明還提供了一種ZigBee和Modbus RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的裝置，如圖5所示，所述裝置包括：數(shù)據(jù)初始化模塊510：用于配置ZigBee模塊通訊參數(shù)信息；確定所述Modbus RTU數(shù)據(jù)包位于所述ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置；附加ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)幀頭和幀尾，形成一包完整的ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊520：用于通過ZigBee模塊將封裝好的數(shù)據(jù)幀發(fā)向?qū)Ψ降腪igBee模塊；數(shù)據(jù)接收模塊530：用于通過ZigBee模塊接收對方ZigBee模塊傳來的數(shù)據(jù)幀信息；判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾；確定Modbus RTU數(shù)據(jù)在ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)負(fù)載段內(nèi)的位置，解析Modbus RTU數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述通訊參數(shù)信息包括波特率、通道號、網(wǎng)絡(luò)地址和通訊模式等參數(shù)信息。優(yōu)選的，在數(shù)據(jù)接收模塊530之后包括：在數(shù)據(jù)接收模塊之后包括：ZigBee模塊休眠喚醒模塊：ZigBee模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)需要再次發(fā)送Modbus命令數(shù)據(jù)時，喚醒所述ZigBee模塊，再次執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送模塊520。優(yōu)選的，判斷ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾包括：判斷所述數(shù)據(jù)是否屬于ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)幀，然后通過所述數(shù)據(jù)長度判斷所述數(shù)據(jù)幀信息是否完整，并判斷所述數(shù)據(jù)幀信息是否被非法修改過。

上述僅對本發(fā)明中的幾種具體實(shí)施例加以說明，但并不能作為本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明中的設(shè)計精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應(yīng)認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。