ModBus是什么？干什么用的？我們一起來(lái)了解下吧。

作為一些大型工業(yè)商，其實(shí)需要不同廠商提供的控制設(shè)備來(lái)組成一個(gè)工業(yè)網(wǎng)路，有了網(wǎng)絡(luò)是不是需要監(jiān)控?。烤拖衲愕钠?chē)一樣，其實(shí)有一個(gè)總的控制系統(tǒng)在監(jiān)控著油箱，行駛安全等等很多信息，所以才呈現(xiàn)給我們一個(gè)安全的駕駛體驗(yàn)。那么開(kāi)發(fā)總的控制系統(tǒng)如果那么多的設(shè)備都各自有一套通信方案，開(kāi)發(fā)難度可想而知了吧？這個(gè)時(shí)候就需要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)了，那么這個(gè)modbus就是自動(dòng)控制業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)可以理解為我們交互的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。這樣對(duì)開(kāi)發(fā)進(jìn)度提升了，對(duì)通信安全提升了，還方便多個(gè)鏈路之間的通信，集中監(jiān)控也更加方便了。

既然是通信的標(biāo)準(zhǔn)，也就是規(guī)范了通信的應(yīng)用層。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)我們各自去進(jìn)行工作就好了。

這個(gè)協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)的使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。

我們看到網(wǎng)絡(luò)中每種設(shè)備（PLC、HMI、控制面板、驅(qū)動(dòng)程序、動(dòng)作控制、輸入/輸出設(shè)備）都能使用modbus協(xié)議來(lái)啟動(dòng)遠(yuǎn)程操作。

通常我們?cè)诖型ㄐ胖杏玫絤odbus都是主從結(jié)構(gòu)，總線上有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)。從節(jié)點(diǎn)地址是唯一的，通信模式是主節(jié)點(diǎn)發(fā)起請(qǐng)求，子節(jié)點(diǎn)沒(méi)有收到來(lái)自主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求時(shí)，從不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)，子節(jié)點(diǎn)之間從不會(huì)互相通信。主節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻只會(huì)發(fā)起一個(gè)modbus事物處理。

我們說(shuō)到這種協(xié)議是主從協(xié)議模式，主節(jié)點(diǎn)可以廣播給所有節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求，這就是廣播模式，這種模式就是從節(jié)點(diǎn)不需要應(yīng)答，接收到處理就可以了，地址0是專(zhuān)門(mén)用于表示廣播數(shù)據(jù)的。

還有一種是單播模式，就是主節(jié)點(diǎn)以特定地址訪問(wèn)子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)接到并處理完請(qǐng)求后，子節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)應(yīng)答。

那我們一起看下協(xié)議描述：

首先我們看兩個(gè)概念，ADU：應(yīng)用數(shù)據(jù)單元；PDU：協(xié)議數(shù)據(jù)單元。可以理解為PDU就是我們的應(yīng)用層協(xié)議解析需要的。

其實(shí)簡(jiǎn)單來(lái)看就是這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)，地址域只針對(duì)于從節(jié)點(diǎn)而言，也有規(guī)定（0是廣播地址，1~247是從節(jié)點(diǎn)地址，248-255預(yù)留）其實(shí)就是一個(gè)字節(jié)的分配了。

那么功能碼就是指明要執(zhí)行的動(dòng)作。

功能碼后面的數(shù)據(jù)域就很容易理解了，是表示含有請(qǐng)求和響應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)域。數(shù)據(jù)域雖然給了長(zhǎng)度范圍，也可以是沒(méi)有的，功能碼就能代表操作了。

后面還有一個(gè)校驗(yàn)，就是做過(guò)通信的都知道校驗(yàn)是必須要的。否則怎么確保數(shù)據(jù)的正確性。

對(duì)于ADU的長(zhǎng)度也是有限制的，最大ADU是256個(gè)字節(jié)，具體在什么物理層上通信對(duì)于PDU就有區(qū)別了，比如RS232/RS485 ADU = 地址域（1字節(jié)）+ PDU（253字節(jié)）+CRC（2字節(jié)）=256字節(jié)；還支持以太網(wǎng)口，也就是在TCP/IP協(xié)議層上封裝了一層modbus協(xié)議，這樣應(yīng)用范圍更廣了。那么TCP MODBUS ADU = 249字節(jié) + MBAP（7字節(jié)） =256字節(jié)。

到這里我們就可以知道了協(xié)議結(jié)構(gòu)、協(xié)議模型、協(xié)議規(guī)則。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是主機(jī)是老大，它說(shuō)了算，它想設(shè)置或者讀取哪個(gè)從機(jī)，從機(jī)才能做出響應(yīng)，所以說(shuō)從機(jī)是被動(dòng)的。當(dāng)廣播發(fā)送的時(shí)候無(wú)需應(yīng)答，這就是定義的規(guī)則，有了規(guī)則做事就方便多了啊。

具體的還詳細(xì)做了主機(jī)的處理模型，從機(jī)的處理模型，所有正常的和異常的處理都在規(guī)則里面了，是不是很貼心?；旧习堰壿嬯P(guān)系都考慮到了，只要按照邏輯關(guān)系圖去寫(xiě)程序就好了。那么對(duì)于解析而言，主要還是對(duì)于功能碼和數(shù)據(jù)域的值了。也就是到了上層應(yīng)用了。

對(duì)于串行傳輸還有兩種模式，RTU模式和ASCII模式。

我們先來(lái)了解一下RTU模式

對(duì)于報(bào)文格式就是上面這樣的，子節(jié)點(diǎn)收到信息先解析是否是自己節(jié)點(diǎn)，然后對(duì)校驗(yàn)做出比對(duì)處理。然后就是上層的功能碼和數(shù)據(jù)的處理了。除了數(shù)據(jù)解析還有一個(gè)超時(shí)處理，總不能一直接收吧，有個(gè)超時(shí)的要求，兩個(gè)字節(jié)之間間隔大于1.5個(gè)字符時(shí)間，報(bào)文幀就被認(rèn)為不完整應(yīng)該被接收節(jié)點(diǎn)丟棄。兩幀數(shù)據(jù)之間也有時(shí)間間隔要求，最小間隔是3.5個(gè)字符時(shí)間。

這個(gè)模式也是我們?cè)?a target="_blank">工業(yè)控制中通用的模式，協(xié)議緊湊。

還有一個(gè)ASCII模式

我們都知道ASCII碼是一個(gè)字符一個(gè)字符發(fā)送的，也就是表示0-9，A-F；那么就是說(shuō)一個(gè)字符表示四位二進(jìn)制，也就是我們前面說(shuō)的一個(gè)字節(jié)需要兩個(gè)ASCII字符表示，所以這個(gè)相對(duì)RTU模式時(shí)序要求不高，自然應(yīng)用場(chǎng)合也是有區(qū)別的。

跟RTU不同的是還增加了一個(gè)起始字符和結(jié)束字符，校驗(yàn)方式是LRC校驗(yàn)方式，校驗(yàn)不包含起始字符和結(jié)束字符的。對(duì)比而言，我們看到是一個(gè)字節(jié)由兩個(gè)字符表示的。字符間隔最大可以達(dá)到1S，相對(duì)寬松。

結(jié)構(gòu)清晰了，規(guī)則有了就是可以去解析了，主要還是對(duì)功能碼和數(shù)據(jù)域的規(guī)則解析了，不同的功能碼要處理什么功能的數(shù)據(jù)區(qū)，這個(gè)都是要根據(jù)規(guī)則去解析處理。

解析這種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議首先就是要分好層，邏輯關(guān)系要處理清楚，模塊處理要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用映射關(guān)系，對(duì)于從節(jié)點(diǎn)有接收有應(yīng)答，就是一個(gè)完整的閉環(huán)。你對(duì)modbus了解了嗎？

責(zé)任編輯：haq