Modbus通信協(xié)議由Modicon公司（現(xiàn)在的施耐德電氣Schneider Electric）于1979年為可編程邏輯控制（即PLC）通信而發(fā)表。目前，Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。Modbus作為目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的協(xié)議，與其他通信協(xié)議相比，有以下特點(diǎn)：

1. Modbus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開放、公開發(fā)表且無(wú)版權(quán)要求 2. Modbus協(xié)議支持多種電氣接口，包括RS232、RS485、TCP/IP等，還可以在各種介質(zhì)上傳輸，如雙絞線、光纖、紅外、無(wú)線等 3. Modbus協(xié)議消息幀格式簡(jiǎn)單、緊湊、通俗易懂。用戶理解和使用簡(jiǎn)單，廠商容易開發(fā)和集成，方便形成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) ?? ?? ? ? ?? ?Modbus協(xié)議是一種應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP三種報(bào)文類型，協(xié)議本身并沒(méi)有定義物理層，定義了控制器能夠認(rèn)識(shí)和使用的消息結(jié)構(gòu)，不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。 Modbus協(xié)議使用串口傳輸時(shí)可以選擇RTU或ASCII模式，并規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、命令和應(yīng)答方式并需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。ASCII 模式采用LRC校驗(yàn)，RTU模式采用16 位CRC校驗(yàn)。通過(guò)以太網(wǎng)傳輸時(shí)使用TCP，這種模式不使用校驗(yàn)，因?yàn)門CP協(xié)議是一個(gè)面向連接的可靠協(xié)議。 Modbus協(xié)議規(guī)定了4個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，如下表所示：

?? 區(qū)號(hào) ??	名稱	讀寫	范圍
0區(qū)	輸出線圈	可讀可寫	00001-09999
1區(qū)	輸入線圈	只讀	10001-19999
3區(qū)	輸入寄存器	只讀	30001-39999
4區(qū)	保持寄存器	可讀可寫	40001-49999

Modbus協(xié)議同時(shí)規(guī)定了二十幾種功能碼，但是常用的只有8種，用于針對(duì)上述存儲(chǔ)區(qū)的讀寫，如下表所示：

?? 功能碼 ??	功能說(shuō)明
01H	讀取輸出線圈
02H	讀取輸入線圈
03H	讀取保持寄存器
04H	讀取輸入寄存器
05H	預(yù)置單線圈
06H	預(yù)置單寄存器
0FH	預(yù)置多線圈
10H	預(yù)置多寄存器

工欲善其事，必先利其器，Modbus學(xué)習(xí)配合相關(guān)的調(diào)試軟件，可以達(dá)到事半功倍的效果，Modbus學(xué)習(xí)必備的三大神器分別是ModbusPoll、ModbusSlave及VSPD，ModbusPoll軟件主要用于仿真Modbus主站或Modbus客戶端，ModbusSlave軟件主要用于仿真Modbus從站或Modbus服務(wù)器，而VSPD全稱Configure Virtual Serial Port Driver，是用來(lái)給電腦創(chuàng)建虛擬串口使用的。

1.2??ModbusRTU/ASCII協(xié)議分析
?

ModbusRTU與ModbusASCII在報(bào)文數(shù)據(jù)發(fā)送格式上幾乎一樣，但也存在一些區(qū)別，具體體現(xiàn)在： 1) ModbusASCII有開始字符(和結(jié)束字符(CR LF)，可以作為一幀數(shù)據(jù)開始和結(jié)束的標(biāo)志，而ModbusRTU沒(méi)有這樣的標(biāo)志，需要用時(shí)間間隔來(lái)判斷一幀報(bào)文的開始和結(jié)束，協(xié)議規(guī)定的時(shí)間為3.5個(gè)字符周期，就是說(shuō)一幀報(bào)文開始前，必須有大于3.5個(gè)字符周期的空閑時(shí)間，一幀報(bào)文結(jié)束后，也必須要有3.5個(gè)字符周期的空閑時(shí)間否則就會(huì)出現(xiàn)粘包的情況。 注意：針對(duì)3.5個(gè)字符周期，其實(shí)是一個(gè)具體時(shí)間，但是這個(gè)時(shí)間跟波特率相關(guān)。 在串口通信中，1個(gè)字符包括1位起始位、8位數(shù)據(jù)位（一般情況）、1位校驗(yàn)位（或者沒(méi)有）、1位停止位（一般情況下），因此1個(gè)字符包括11個(gè)位，那么3.5個(gè)字符就是38.5個(gè)位，波特率表示的含義是每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位的個(gè)位，因此如果是9600波特率，3.5個(gè)字符周期=1000/9600*38.5=4.01ms。

2) 兩者校驗(yàn)方式不同，ModbusRTU是CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)，ModbusASCII是LCR縱向冗余校驗(yàn)。 3) 在Modbus標(biāo)準(zhǔn)中，RTU是必須要求的，而ASCII是可選項(xiàng)，即作為一個(gè)Modbus通信設(shè)備可以只支持RTU，也可以同時(shí)支持RTU和ASCII，但不能只支持ASCII。 下面針對(duì)具體報(bào)文進(jìn)行分析，Modbus協(xié)議在串行鏈路上的報(bào)文格式如下所示：

?? 從站地址 ??	功能碼	數(shù)據(jù)	CRC/LRC
1 byte	1 byte	N bytes	2 bytes

有了以上理論基礎(chǔ)之后，下面針對(duì)各個(gè)功能碼進(jìn)行詳細(xì)分析：

1.2.1? ?? ? 讀取輸出線圈
?

發(fā)送報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	起始（高）	起始（低）	數(shù)量（高）	數(shù)量（低）	校驗(yàn)
0x01	0x01	0x00	0x13	0x00	0x1B	XXXX

發(fā)送報(bào)文含義：讀取1號(hào)從站輸出線圈，起始地址為0x13=19，對(duì)應(yīng)地址為00020，線圈數(shù)量為0x1B=27，即讀取1號(hào)從站輸出線圈，地址從00020-00046，共27個(gè)線圈的狀態(tài)值。 注意：協(xié)議中的起始地址指的是索引，后面的地址指的是具體地址，對(duì)于任意一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，索引都是從0開始的，但是對(duì)應(yīng)的具體地址，與存儲(chǔ)區(qū)是相關(guān)的，比如輸出線圈，0對(duì)應(yīng)00001；輸入線圈，0對(duì)應(yīng)10001；輸入寄存器，0對(duì)應(yīng)30001；保持寄存器，0對(duì)應(yīng)40001。

返回報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	字節(jié)計(jì)數(shù)	字節(jié)1	字節(jié)2	字節(jié)3	字節(jié)4	校驗(yàn)
0x01	0x01	0x04	0xCD	0x6B	0xB2	0x05	XXXX

返回報(bào)文含義：返回1號(hào)從站輸出線圈00020-00046，共27個(gè)線圈的狀態(tài)值，返回字節(jié)數(shù)為4個(gè)，分別為CD 6B B2 05。 CD=1100 1101 對(duì)應(yīng) 00020-00027? ?? ???6B=01101011 對(duì)應(yīng) 00028-00035 B2=1011 0010 對(duì)應(yīng) 00036-00043? ?? ?? ?05=00000101 對(duì)應(yīng) 00044-00046 1.2.2讀取輸入線圈

?

發(fā)送報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	起始（高）	起始（低）	數(shù)量（高）	數(shù)量（低）	校驗(yàn)
0x01	0x02	0x00	0xC4	0x00	0x1D	XXXX

發(fā)送報(bào)文含義：讀取1號(hào)從站輸入線圈，起始地址為0xC4=196，對(duì)應(yīng)地址為10197，線圈數(shù)量為0x1D=29，即讀取1號(hào)從站輸入線圈，地址從10197-10225，共29個(gè)線圈的狀態(tài)值。 返回報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	字節(jié)計(jì)數(shù)	字節(jié)1	字節(jié)2	字節(jié)3	字節(jié)4	校驗(yàn)
0x01	0x02	0x04	0xCD	0x6B	0xB2	0x05	XXXX

返回報(bào)文含義：返回1號(hào)從站輸入線圈10197-10225，共29個(gè)線圈的狀態(tài)值，返回字節(jié)數(shù)為4個(gè)，分別為CD 6B B2 05。 CD=1100 1101 對(duì)應(yīng) 10197-10204? ?? ???6B=01101011 對(duì)應(yīng) 10205-10212 B2=1011 0010 對(duì)應(yīng) 10213-10220? ?? ?? ?05=00000101 對(duì)應(yīng) 10221-10225 1.2.3讀取保持寄存器

發(fā)送報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	起始（高）	起始（低）	數(shù)量（高）	數(shù)量（低）	校驗(yàn)
0x01	0x03	0x00	0x6B	0x00	0x02	XXXX

發(fā)送報(bào)文含義：讀取1號(hào)從站保持寄存器，起始地址為0x6B=107，對(duì)應(yīng)地址為40108，寄存器數(shù)量為0x02=2，即讀取1號(hào)從站保持寄存器，地址從40108-40109，共2個(gè)寄存器的數(shù)值。 返回報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	字節(jié)計(jì)數(shù)	1高	1低	2高	2低	校驗(yàn)
0x01	0x03	0x04	0x02	0x2B	0x01	0x06	XXXX

返回報(bào)文含義：返回1號(hào)從站保持寄存器40108-40109，共2個(gè)寄存器的數(shù)值，返回字節(jié)數(shù)為4個(gè)，分別為02 2B 01 06，40108對(duì)應(yīng)數(shù)值為0x022B，40109對(duì)應(yīng)數(shù)值為0x0106。 1.2.4??讀取輸入寄存器

發(fā)送報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	起始（高）	起始（低）	數(shù)量（高）	數(shù)量（低）	校驗(yàn)
0x01	0x04	0x00	0x6B	0x00	0x02	XXXX

發(fā)送報(bào)文含義：讀取1號(hào)從站輸入寄存器，起始地址為0x6B=107，對(duì)應(yīng)地址為30108，寄存器數(shù)量為0x02=2，即讀取1號(hào)從站保持寄存器，地址從30108-30109，共2個(gè)寄存器的數(shù)值。 返回報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	字節(jié)計(jì)數(shù)	1高	1低	2高	2低	校驗(yàn)
0x01	0x04	0x04	0x02	0x2B	0x01	0x06	XXXX

返回報(bào)文含義：返回1號(hào)從站輸入寄存器30108-30109，共2個(gè)寄存器的數(shù)值，返回字節(jié)數(shù)為4個(gè)，分別為02 2B 01 06，30108對(duì)應(yīng)數(shù)值為0x022B，30109對(duì)應(yīng)數(shù)值為0x0106。 1.2.5? ?? ? 預(yù)置單線圈

發(fā)送報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	線圈（高）	線圈（低）	斷通標(biāo)志	斷通標(biāo)志	校驗(yàn)
0x01	0x05	0x00	0xAC	0xFF	0x00	XXXX

發(fā)送報(bào)文含義：預(yù)置1號(hào)從站單個(gè)線圈的值，線圈地址為0x00AC=172，對(duì)應(yīng)地址為00173，斷通標(biāo)志0xFF00表示置位，0x0000表示復(fù)位，即置位1號(hào)從站輸出線圈00173。 返回報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	線圈（高）	線圈（低）	斷通標(biāo)志	斷通標(biāo)志	校驗(yàn)
0x01	0x05	0x00	0xAC	0xFF	0x00	XXXX

返回報(bào)文含義：預(yù)置單輸出線圈原報(bào)文返回。 1.2.6 預(yù)置單寄存器

發(fā)送報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	寄存器高	寄存器低	寫入值高	寫入值低	校驗(yàn)
0x01	0x06	0x00	0x87	0x03	0x9E	XXXX

發(fā)送報(bào)文含義：預(yù)置1號(hào)從站單個(gè)保持寄存器的值，寄存器地址為0x0087=135，對(duì)應(yīng)地址為40136，寫入值為0x039E，即預(yù)置1號(hào)從站保持寄存器40136值為0x039E。 返回報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	寄存器高	寄存器低	寫入值高	寫入值低	校驗(yàn)
0x01	0x06	0x00	0x87	0x03	0x9E	XXXX

返回報(bào)文含義：預(yù)置單保持寄存器原報(bào)文返回。 1.2.7??預(yù)置多線圈

發(fā)送報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	起始高	起始低	數(shù)量高	數(shù)量低	字節(jié)數(shù)	字節(jié)	校驗(yàn)
0x01	0x0F	0x00	0x13	0x00	0x0A	0x02	0xCD00	XXXX

發(fā)送報(bào)文含義：預(yù)置1號(hào)從站多個(gè)線圈的值，線圈地址為0x0013=19，對(duì)應(yīng)地址為00020，線圈數(shù)為0x0A=10，寫入值為0xCD00，即預(yù)置1號(hào)從站線圈00020-00027=0xCD=11001101，00028-00029=0x00=0000 0000。 返回報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	起始高	起始低	數(shù)量高	數(shù)量低	校驗(yàn)
0x01	0x0F	0x00	0x13	0x00	0x0A	XXXX

返回報(bào)文含義：預(yù)置多輸出線圈返回報(bào)文是在原報(bào)文基礎(chǔ)上除去字節(jié)數(shù)及具體字節(jié)后返回。 1.2.8 預(yù)置多寄存器

?

發(fā)送報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	起始高	起始低	數(shù)量高	數(shù)量低	字節(jié)數(shù)	字節(jié)	校驗(yàn)
0x01	0x10	0x00	0x87	0x00	0x02	0x04	0x01050A10	XXXX

發(fā)送報(bào)文含義：預(yù)置1號(hào)從站多個(gè)寄存器的值，寄存器地址為0x0087=135，起始地址為40136，寄存器數(shù)量為0x02=2，結(jié)束地址為40137，寫入值為0x0105和0x0A10，即預(yù)置1號(hào)從站寄存器40136=0x0105，40137=0x0A10。 返回報(bào)文格式如下：

?? 從站地址 ??	功能碼	起始高	起始低	數(shù)量高	數(shù)量低	校驗(yàn)
0x01	0x10	0x00	0x87	0x00	0x02	XXXX

返回報(bào)文含義：預(yù)置多保持寄存器返回報(bào)文是在原報(bào)文基礎(chǔ)上除去字節(jié)數(shù)及具體字節(jié)后返回。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ModbusRTU协议数据格式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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