ModBus是什么？干什么用的？我們一起來了解下吧。

作為一些大型工業商，其實需要不同廠商提供的控制設備來組成一個工業網路，有了網絡是不是需要監控啊？就像你的汽車一樣，其實有一個總的控制系統在監控著油箱，行駛安全等等很多信息，所以才呈現給我們一個安全的駕駛體驗。那么開發總的控制系統如果那么多的設備都各自有一套通信方案，開發難度可想而知了吧？這個時候就需要有一個標準了，那么這個modbus就是自動控制業界的標準，其實可以理解為我們交互的一個標準協議。這樣對開發進度提升了，對通信安全提升了，還方便多個鏈路之間的通信，集中監控也更加方便了。

既然是通信的標準，也就是規范了通信的應用層。根據這個標準我們各自去進行工作就好了。

這個協議定義了一個控制器能認識的使用的消息結構，而不管是經過何種網絡進行通信的。

我們看到網絡中每種設備（PLC、HMI、控制面板、驅動程序、動作控制、輸入/輸出設備）都能使用modbus協議來啟動遠程操作。

通常我們在串行通信中用到modbus都是主從結構，總線上有一個主節點，一個或多個從節點。從節點地址是唯一的，通信模式是主節點發起請求，子節點沒有收到來自主節點的請求時，從不會發送數據，子節點之間從不會互相通信。主節點在同一時刻只會發起一個modbus事物處理。

我們說到這種協議是主從協議模式，主節點可以廣播給所有節點請求，這就是廣播模式，這種模式就是從節點不需要應答，接收到處理就可以了，地址0是專門用于表示廣播數據的。

還有一種是單播模式，就是主節點以特定地址訪問子節點，子節點接到并處理完請求后，子節點向主節點返回一個應答。

那我們一起看下協議描述：

首先我們看兩個概念，ADU：應用數據單元；PDU：協議數據單元。可以理解為PDU就是我們的應用層協議解析需要的。

其實簡單來看就是這樣的一個結構，地址域只針對于從節點而言，也有規定（0是廣播地址，1~247是從節點地址，248-255預留）其實就是一個字節的分配了。

那么功能碼就是指明要執行的動作。

功能碼后面的數據域就很容易理解了，是表示含有請求和響應參數的數據域。數據域雖然給了長度范圍，也可以是沒有的，功能碼就能代表操作了。

后面還有一個校驗，就是做過通信的都知道校驗是必須要的。否則怎么確保數據的正確性。

對于ADU的長度也是有限制的，最大ADU是256個字節，具體在什么物理層上通信對于PDU就有區別了，比如RS232/RS485 ADU = 地址域（1字節）+ PDU（253字節）+CRC（2字節）=256字節；還支持以太網口，也就是在TCP/IP協議層上封裝了一層modbus協議，這樣應用范圍更廣了。那么TCP MODBUS ADU = 249字節 + MBAP（7字節） =256字節。

到這里我們就可以知道了協議結構、協議模型、協議規則。簡單來說就是主機是老大，它說了算，它想設置或者讀取哪個從機，從機才能做出響應，所以說從機是被動的。當廣播發送的時候無需應答，這就是定義的規則，有了規則做事就方便多了啊。

具體的還詳細做了主機的處理模型，從機的處理模型，所有正常的和異常的處理都在規則里面了，是不是很貼心。基本上把邏輯關系都考慮到了，只要按照邏輯關系圖去寫程序就好了。那么對于解析而言，主要還是對于功能碼和數據域的值了。也就是到了上層應用了。

對于串行傳輸還有兩種模式，RTU模式和ASCII模式。

我們先來了解一下RTU模式

對于報文格式就是上面這樣的，子節點收到信息先解析是否是自己節點，然后對校驗做出比對處理。然后就是上層的功能碼和數據的處理了。除了數據解析還有一個超時處理，總不能一直接收吧，有個超時的要求，兩個字節之間間隔大于1.5個字符時間，報文幀就被認為不完整應該被接收節點丟棄。兩幀數據之間也有時間間隔要求，最小間隔是3.5個字符時間。

這個模式也是我們在工業控制中通用的模式，協議緊湊。

還有一個ASCII模式

我們都知道ASCII碼是一個字符一個字符發送的，也就是表示0-9，A-F；那么就是說一個字符表示四位二進制，也就是我們前面說的一個字節需要兩個ASCII字符表示，所以這個相對RTU模式時序要求不高，自然應用場合也是有區別的。

跟RTU不同的是還增加了一個起始字符和結束字符，校驗方式是LRC校驗方式，校驗不包含起始字符和結束字符的。對比而言，我們看到是一個字節由兩個字符表示的。字符間隔最大可以達到1S，相對寬松。

結構清晰了，規則有了就是可以去解析了，主要還是對功能碼和數據域的規則解析了，不同的功能碼要處理什么功能的數據區，這個都是要根據規則去解析處理。

解析這種標準協議首先就是要分好層，邏輯關系要處理清楚，模塊處理要結合實際應用映射關系，對于從節點有接收有應答，就是一個完整的閉環。你對modbus了解了嗎？

責任編輯：haq