[网络协议]Modbus ASCII LRC生成

Modbus ASCII的报文生成顺序为：

1、生成PDU

2、生成LRC校验码，将LRC附加到PDU后面

3、将2中的数组转换成HEX格式的文本

4、在HEX格式文本的0位置插入冒号，在HEX格式文本的后面附加Windows换行符

生成LRC的公式为：LRC?= - sum(PDU)

以下为LRC校验码生成算法的通用性示范：

/**将HEX格式的数据流包装成字符串对象*/
	public static final int getLRC8FromAscIIBytes(byte[] hex, int first, int last) {
		String hexString = new String(hex, Math.min(first, last), Math.max(first, last) + 1);
		return getLRC8FromAscIIBytes(hexString, 0, hexString.length() - 1);
	}

/**将字符串对象解码为Modbus数据*/
	public static int getLRC8FromAscIIBytes(String hex, int first, int last) {
		if (hex == null || hex.isEmpty()) {
			return 0;
		}
		String subHex = hex.substring(Math.min(first, last), Math.max(first, last) + 1);
		byte[] bytes = convertHexStringToBytes(subHex);
		if (first < last) {
			return getLRC8FromRealBytes(bytes, 0, bytes.length - 1);
		} else {
			return getLRC8FromRealBytes(bytes, bytes.length - 1, 0);
		}
	}

/**将Modbus数据求和，变为负数，返回低字节，即Modbus ASCII LRC8校验码的值*/
	public static final int getLRC8FromRealBytes(byte[] bytes, int first, int last) {
		if (bytes == null) {
			return 0;
		}
		return (-getADD8(bytes, first, last)) & 0xff;
	}

/**求和函数*/
	public static final int getADD8(byte[] bytes, int first, int last) {
		if (bytes == null) {
			return 0;
		}
		byte result = 0;
		int step = (first < last) ? 1 : -1;
		for (int i = first; i != last + step; i += step) {
			result += bytes[i];
		}
		return result & 0xff;
	}

需要注意的是，这里的函数专门用于Modbus ASCII校验，不同的通信规约中对LRC的定义可能不一样。LRC8是对字节统计求和校验的包装，包装的方法不唯一。对Modbus ASCII而言，包装的目的在于使有效报文字节（排除掉首字节和Windows换行符共3个字节的常量部分）的统计和为0。这一点也体现在Modbus RTU的CRC16校验上。

一些相关问题

为什么Modbus TCP不需要这种归零校验码？

归零校验码的作用在于快速确定报文是否结束，而无需等待最后一步超时。Modbus TCP带有报文长度信息，所以不需要归零。另外，TCP层自带通信数据校验，其可靠性强于应用层及会话层的校验，因此Modbus TCP的应用层规约中没有校验的规定。但由于尾部空闲数据区未进行封闭性的定义，开发者也可以自己增加几个字节的校验码，甚至可将MD5放到后面，这样即有校验码又能兼容不做校验的程序。

为什么有了归零校验码，Modbus ASCII仍然需要需要Windows换行符来结尾？

这样可以兼容一些缓冲字符流。比如Java中的BufferedReader就需要这个换行符才能知道这段报文已经结束了。至于为什么是Windows换行符，那是因为Windows换行符可以兼容Linux和iOS，反之则不能通用。另外，几乎所有上位机工业软件都运行于Windows系统，采用Windows换行符是大势所趋。使用Windows换行符来作为结束符无可厚非，但Mosbus ASCII报文的起始符是一个败笔。单一字节的起始符可能无法兼容一些PLC。比如欧姆龙PLC要求起始符必须是两个字节。当然，为了解决这一问题，PLC厂商也会提供相应的硬件模块，不过是钱的问题。