Modbus那些事兒

Modbus協(xié)議可以說(shuō)是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通訊協(xié)議，因?yàn)樗拈_(kāi)放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使它成為一個(gè)通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商的產(chǎn)品可以簡(jiǎn)單可靠的接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中監(jiān)控，分散控制功能。

目前Modbus規(guī)約主要使用的是ASCII, RTU, TCP等，并沒(méi)有規(guī)定物理層。目前Modbus常用的接口形式主要有RS-232C，RS485，RS422，也有使用RJ45接口的，ModBus的ASCII, RTU協(xié)議則在此基礎(chǔ)上規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和應(yīng)答的方式。ModBus數(shù)據(jù)通信采用Master/Slave方式（主/從），即Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Master端以響應(yīng)請(qǐng)求;Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫(xiě)。

在串行通信中，用“波特率”來(lái)描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。國(guó)際上規(guī)定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波特率系列：110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、14.4Kbps、19.2Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps。例如：9600bps，指每秒傳送9600位，包含字符的數(shù)位和其它必須的數(shù)位，如起始位、停止位和奇偶校驗(yàn)位等。

在自動(dòng)化領(lǐng)域我們常用RTU模式，RTU 模式中每個(gè)字節(jié)的格式：

編碼系統(tǒng)：8 位二進(jìn)制，十六進(jìn)制 0-9，A-F

數(shù)據(jù)位： 1 起始位

8 位數(shù)據(jù)，低位先送

奇/偶校驗(yàn)時(shí) 1 位；無(wú)奇偶校驗(yàn)時(shí) 0 位

帶校驗(yàn)時(shí) 1 位停止位；無(wú)校驗(yàn)時(shí) 2 位停止位

錯(cuò)誤校驗(yàn)區(qū)：循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)

從站地址設(shè)置：信息地址包括 2 個(gè)字符(ASCII)或 8 位(RTU)，有效的從機(jī)設(shè)備地址范圍 0-247(十進(jìn)制)。

功能碼設(shè)置：信息幀功能代碼包括字符(ASCII)或 8 位(RTU)。有效碼范圍 1-225(十進(jìn)制)；

數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容：數(shù)據(jù)區(qū)有 2 個(gè) 16 進(jìn)制的數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)范圍為 00-FF(16 進(jìn)制)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)串行傳輸?shù)姆绞剑瑪?shù)據(jù)區(qū)可由一對(duì) ASCII 字符組成或由一個(gè) RTU 字符組成。

RTU方式的消息幀：

Modbus的功能碼：

ModBus 功能碼與數(shù)據(jù)類(lèi)型對(duì)應(yīng)表：

RTU 方式讀取整數(shù)據(jù)的例子：

解析一下：主機(jī)發(fā)送指令，訪問(wèn)從站地址為1，使用功能碼03（讀保持寄存器），起始地址高8位、低8位：表示想讀取的模擬量的起始地址(起始地址為0)。比如例子中的起始地址為38，十進(jìn)制為：56。寄存器數(shù)量高8位、低8位：表示從起始地址開(kāi)始讀多少個(gè)模擬量。例子中為1個(gè)模擬量。注意，在返回的信息中一個(gè)模擬量需要返回兩個(gè)字節(jié)。錯(cuò)誤校驗(yàn)為CRC校驗(yàn)。

從站應(yīng)答：設(shè)備地址和命令號(hào)和上面的相同。返回的字節(jié)數(shù)：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)個(gè)數(shù)，也就是數(shù)據(jù)1，2...n中的n的值。例子中返回了1個(gè)模擬量的數(shù)據(jù)，因?yàn)橐粋€(gè)模擬量需要2個(gè)字節(jié)所以共2個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)高低字節(jié)：41和24代表返回的1個(gè)模擬量的值，即十進(jìn)制的16676。錯(cuò)誤校驗(yàn)為CRC校驗(yàn)。