Modbus那些事兒

Modbus協議可以說是工業自動化領域應用最為廣泛的通訊協議，因為他的開放性、可擴充性和標準化使它成為一個通用工業標準。有了它，不同廠商的產品可以簡單可靠的接入網絡，實現系統的集中監控，分散控制功能。

目前Modbus規約主要使用的是ASCII, RTU, TCP等，并沒有規定物理層。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協議則在此基礎上規定了消息、數據的結構、命令和應答的方式。ModBus數據通信采用Master/Slave方式（主/從），即Master端發出數據請求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發送數據到Master端以響應請求;Master端也可以直接發消息修改Slave端的數據，實現雙向讀寫。

在串行通信中，用“波特率”來描述數據的傳輸速率。國際上規定了一個標準波特率系列：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，包含字符的數位和其它必須的數位，如起始位、停止位和奇偶校驗位等。

在自動化領域我們常用RTU模式，RTU 模式中每個字節的格式：

編碼系統：8 位二進制，十六進制 0-9，A-F

數據位： 1 起始位

8 位數據，低位先送

奇/偶校驗時 1 位；無奇偶校驗時 0 位

帶校驗時 1 位停止位；無校驗時 2 位停止位

錯誤校驗區：循環冗余校驗(CRC)

從站地址設置：信息地址包括 2 個字符(ASCII)或 8 位(RTU)，有效的從機設備地址范圍 0-247(十進制)。

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

數據區的內容：數據區有 2 個 16 進制的數據位，數據范圍為 00-FF(16 進制)，根據網絡串行傳輸的方式，數據區可由一對 ASCII 字符組成或由一個 RTU 字符組成。

RTU方式的消息幀：

Modbus的功能碼：

ModBus 功能碼與數據類型對應表：

RTU 方式讀取整數據的例子：

解析一下：主機發送指令，訪問從站地址為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38，十進制為：56。寄存器數量高8位、低8位：表示從起始地址開始讀多少個模擬量。例子中為1個模擬量。注意，在返回的信息中一個模擬量需要返回兩個字節。錯誤校驗為CRC校驗。

從站應答：設備地址和命令號和上面的相同。返回的字節數：表示數據的字節個數，也就是數據1，2...n中的n的值。例子中返回了1個模擬量的數據，因為一個模擬量需要2個字節所以共2個字節。數據高低字節：41和24代表返回的1個模擬量的值，即十進制的16676。錯誤校驗為CRC校驗。