[转]MODBUS协议简介

目录

• MODBUS通信模式
  • RTU模式
  • ASCII模式
  • TCP模式
    • 1.报文头MBAP
    • 2.帧结构PDU
• RTU帧格式
  • 读
  • 写单个寄存器
  • 正确的应答格式
  • 错误应答
  • 异常码
  • 功能码
    • 01H-->读线圈寄存器
    • 02H--->读离散输入寄存器
    • 03-->读保持寄存器
    • 04--> 读输入寄存器
    • 05-->写单个线圈寄存器
    • 06-->写单个保持寄存器
    • 0F-->写多个线圈寄存器
    • 10-->写多个保持寄存器
  • CRC校验：
• 附件

原文链接：MODBUS三种通讯模式RTU,ASCII,TCP，功能码，RCR校验

MODBUS通信模式#

MODBUS通信模式最主要有三种：RTU模式，ASCII模式和TCP模式。Modbus TCP基于以太网和TCP/IP协议，Modbus RTU和Modbus ASCII则是使用异步串行传输（通常是RS-232/422/485）。

RTU模式#

地址码	功能码	数据	校验码
一字节	一字节	n字节	两字节(CRC)

从机都有相应的地址码，便于主机识别，从机地址为0到255,0为广播地址,248-255保留。总线上只能有一个主设备，但可以有一个或者多个（最多247个 ip地址1-247）从设备。

广播模式：主设备向所有的从设备发送请求指令，从设备收到指令后，各自处理，不要求返回应答；这种模式下，请求指令必须是Modbus标准功能中的写指令；比如 0x06,0x10 功能码

其中数据已帧为单位进行数据传输，每帧最长为252字节，最短为0。如果一byte数据的传输时间为T,那么每两帧之间的间隔最小应该要大于3.5T,否则从机不能分辨这是两帧。第二,同一帧连续的两个数据之间的间隔时间不能超过1.5T,否则节点会认为这一帧数据不完整,这说明我们在modbus传输的时候要使能一个定时器的工作。

例子：

发送：09 03 00 04 00 03 XX

主站告诉从站09，我要读取的地址偏移为4、5、6的Holding Register的数值。其中"03"是读Holding Register的功能码，"00 04 00 03"是数据区，"00 04"是寄存器的地址，"00 03"说明要连续读三个寄存器的值。"XX"代表最后的校验位。

接收：09 03 06 02 2B 00 01 00 64 XX

从站回应该地址偏移为4的寄存器值为02 2B，地址偏移为5的寄存器值为00 01，地址偏6的寄存器值为00 64。其中"09 03"是复制了主站发来的地址和功能码，"06"代表接下来的数据共有6个字节。

ASCII模式#

起始	地址码	功能码	数据	校验	回车换行
字符 ':'（冒号）	两字节	两字节	0到2 * 252字节	两字节（LRC校验）	两字节（CR,LF)

帧的起始一字符 ' : '冒号开始，结束为回车换行，其对应的16进制可以到ASCII表中进行查询。字节间传输的间隔时间不能大于1s,大于1s认为这一帧数据丢失.同样我们可以计算出来ASCII帧的最大长度是513字节。

RTU使用CRC校验，ASCII使用LRC校验。

TCP模式#

ModbusTCP的数据帧可分为两部分：MBAP+PDU。

主站为client端，主动建立连接；从站为server端，等待连接。

1.报文头MBAP#

MBAP为报文头，长度为7字节，组成如下：

事务处理标识	协议标识	长度	单元标识符
2字节	2字节	2字节	1字节

• 事务处理标识 ：可以理解为报文的序列号，一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文。
• 协议标识符 ：00 00表示ModbusTCP协议。
• 长度 ：表示接下来的数据长度，单位为字节。
• 单元标识符 ：可以理解为设备地址。

2.帧结构PDU#

PDU由功能码+数据组成。功能码为1字节，数据长度不定，由具体功能决定。

例子：

发送：01 c8 00 00 00 06 01 03 00 14 00 0a

序列号：01 c8 ,协议标识符：00 00 ，长度：00 06 ，单元标识符/服务器地址：01，功能码：03，寄存器地址：00 14 ，读取几位数据：00 0a。

接收：01 c8 00 00 00 17 01 03 14 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 03 00 00

序列号：01 c8 ,协议标识符：00 00 ，长度：00 17 ，单元标识符/服务器地址：01 ，功能码：03，数据长度：14 ，数据：就是后面的在第6位和第9位有数据。

下一条数据序，列号就会加一，变为01 c9。

RTU帧格式#

读#

MSB表示高字节；LSB表示低字节。

寄存器数据低地址数据放在前面，高地址数据放在后面

主节点发送帧格式：

序号	0	1	2	3	4	5	6	7
字段定义	ADDR	CMD	MSB	LSB	MSB	LSB	LSB	MSB
解释	从机地址	命令类型	寄存器起始地址（高字节）	寄存器起始地址（低字节）	寄存器个数n（高字节）	寄存器个数n（低字节）	CRC校验

从节点正常应答帧格式：

序号	0	1	2	3	4	5	6	…	L+1	L+2	L+3	L+4
字段定义	ADDR	CMD	Length	MSB	LSB	MSB	LSB	…	MSB	LSB	LSB	MSB
解释	从机地址	命令类型	发送字节数L=n*2	第一个寄存器的值（高字节）	第一个寄存器的值（低字节）	第二个寄存器的值（高字节）	第二个寄存器的值（低字节）	…	最后一个寄存器的值（高字节）	最后一个寄存器的值（低字节）	CRC校验

写单个寄存器#

主节点发送帧格式：

序号	0	1	2	3	4	5	6	7
字段定义	ADDR	CMD	MSB	LSB	MSB	LSB	LSB	MSB
解释	从机地址	命令类型	寄存器地址（高字节）	寄存器地址（低字节）	数据（高字节）	数据（低字节）	CRC校验 （低字节）	CRC校验 （高字节）

从节点正常应答帧格式：

序号	0	1	2	3	4	5	6	7
字段定义	ADDR	CMD	MSB	LSB	MSB	LSB	LSB	MSB
解释	从机地址	命令类型	寄存器地址（高字节）	寄存器地址（低字节）	数据（高字节）	数据（低字节）	CRC校验（低字节）	CRC校验 （高字节）

正确的应答格式#

地址码	功能码	数据码	校验
从机自己的	与发送的保持一致（范围：0x00-0x7f)	根据功能需求	校验码

错误应答#

功能码加0x80,原本功能码最高位不会为1，加0x80最高位为1，判断出错，数据位的异常码可以知道大概是什么错误。

地址码	功能码	数据码	校验
从机自己的	与发送的保持一致（范围：0x00-0x7f) + 0x80	异常码	校验码

异常码#

功能码#

• 0x01: 读线圈寄存器（可读可写线圈）
• 0x02: 读离散输入寄存器（可读不可写线圈）
• 0x03: 读保持寄存器（可读可写寄存器）
• 0x04: 读输入寄存器（可读不可写寄存器）
• 0x05: 写单个线圈寄存器（可写单个线圈不可读）
• 0x06: 写单个保持寄存器（可写单个寄存器不可读）
• 0x0f: 写多个线圈寄存器（可写多个线圈不可读）
• 0x10: 写多个保持寄存器（可写多个寄存器不可读）

01H-->读线圈寄存器#

	地址码	功能码	数据	校验
发送	01	01	00 20 00 05	FD C3
响应	01	01	01 15	90 47

发送数据：读取地址：00 20，从0x20处开始读取，00 05 读取5个寄存器。

响应数据：01，只有5个寄存器，小于8,5/8=0，加1，所以为1，假设有9个，则为02，以此类推。15，二进制：00010101，在5个寄存器中有3个处于开的状态。

02H--->读离散输入寄存器#

	地址码	功能码	数据	校验
发送	01	02	00 20 00 05	B9 C3
响应	01	02	01 02	20 49

发送数据：读取地址：00 20，从0x20处开始读取，00 05 读取5个寄存器。

响应数据：01，只有5个寄存器，小于8,5/8=0，加1，所以为1，假设有9个，则为02，以此类推。02，二进制：00000010，在5个寄存器中有1个处于开的状态，在此功能下只能读取从机状态。

03-->读保持寄存器#

	地址码	功能码	数据	校验
发送	01	03	00 14 00 03	45 CF
响应	01	03	06 00 14 00 1E 00 00	71 70

发送数据：读取地址：00 14，从0x14处开始读取3个寄存器。

响应数据：06，后面有6位，00 14，发送的数据0x14,00 1E发送的数据0x1E,00 00发送的数据0X00。

04--> 读输入寄存器#

	地址码	功能码	数据	校验
发送	01	04	00 14 00 03	F0 0F
响应	01	04	06 00 14 00 1E 00 00	30 96

发送数据：读取地址：00 20，从0x20处开始读取，00 05 读取3个寄存器。

响应数据：06，后面有6位，00 14，发送的数据0x14,00 1E发送的数据0x1E,00 00发送的数据0X00，在此功能下只能读取从机状态。

05-->写单个线圈寄存器#

	地址码	功能码	数据	校验
发送	01	05	00 20 00 00	CC 00
响应	01	05	00 20 00 00	CC 00

发送数据：读取地址：00 20，从0x20处开始写入，00 00 写入值。

响应数据：跟发送的一样。

06-->写单个保持寄存器#

	地址码	功能码	数据	校验
发送	01	06	00 01 00 03	XX XX
响应	01	06	00 01 00 03	XX XX

发送数据：读取地址：00 01，从0x01处开始写入，00 03 写入值。

响应数据：跟发送的一样。

0F-->写多个线圈寄存器#

	地址码	功能码	数据	校验
发送	01	0F	00 14 00 03 01 00	CC 00
响应	01	0F	00 14 00 03	CC 00

发送数据：读取地址：00 14，从0x14处开始写入，00 03 写入3个值， 3小于8，所以为01, 00，写入的3个数据都为0。

响应数据：00 14，写入地址，00 03,3个数据。

10-->写多个保持寄存器#

	地址码	功能码	数据	校验
发送	01	10	00 34 00 02 04 0C 02 12 45	XX XX
响应	01	10	00 34 00 02	XX XX

发送数据：读取地址：00 34，从0x34处开始写入，00 02 写入2个值，04后面有4位，0C 02和12 45都为数据。

响应数据：00 14，写入地址，00 02,2个数据。

CRC校验：#

校验码是4位是因为多项式为5位，校验码少一位。

附件#

• 参考网站：https://www.modbus.cn/6756.html
• MODBUS中文文档：提取码: br55