modbus协议

说起协议，我们对http协议比较熟悉，因为每天上网都离不开它。

http协议暂且不表，今天我介绍下modbus协议。modbus是一种应用层协议，它主要在工控场景下使用，比如PLC控制设备，上位机和PLC通过modbus协议通信。

1、modbus的概况

 

 

 注意：数组长度只是个参考，后面会有详细说明。数据类型也没有列举完。modbus的网络拓扑结构也不是只有master/slave结构，还有其它的结构，比如peer to peer，每一个网络节点既可以是master，也可以充当slaver。不过master/slave结构还是比较典型的网络拓扑。

2、master/slave结构

Reques&Response

正常的请求相应如上图所示，如果发生异常的情况，请看下图：

 

 

 

 

 

注意，在modbus协议文档中，提到Query和Response，Query就是Request，Request&Response更多地是参考了Http。上图中的Client相当于Master，Server相当于Slave。为什么呢？因为Client首先发起了请求，所以它就是Master，Master发起查询，Slave收到查询后，解析消息，然后返回。这一点，可能初学者容易混淆。

 

3、modbus消息体

 

 

 

 

这里的Start和End  3.5 Char time，意思是消息的每一帧前后间隔的时间。要明确一点，3.5个字符时间是最小间隔时间。为什么需要前后间隔呢？因为modbus rtu是一个流式数据，也就是数据流，它不像modbus  ASCII协议，开始位置用：标识。既没有标识，还不停顿，收到消息的一方，就懵逼了，心想：“我该如何处理呢？”

 

4、modbus消息解析

    

 

 

这是请求包的解析，通俗地说，就是：让哪个Slave，在哪个寄存器上做什么。这就涉及到三个要素： 从机地址、功能码、偏移地址（寄存器地址）。上面的含义：地址为1的从机，从00 0E寄存器开始读取10个寄存器的值。最后两个字节是CRC校验位，验证数据的完整性。如果网络传输过程中，出现数据丢失，就会知道。

 

Response消息，01和04都是请求时就包含的，表示从机的当前操作返回了数据。20表示10个寄存器的数据量，后面紧接着是数据，最后两位仍然是校验位。

5、modubs rtu和moudus ASCII协议区别

  

 

注意：上图中的Function  04，ASCII码这边，缺失一个4，它是把十六进制的每一位都当字符来传，每个字符占一个字节，所以Rtu用一个字节，它就得两个字节。

 

 

 

 

从上面两个图上可以看出，modbus rtu的优点很明显，在相同的速率下，传输的字节数基本上是modbus  ASCII的两倍。那moubus  ASCII的优势在哪里？它在传输过程中，字符之间的传输时间间隔是可以长一点的，而不会出现问题。

6、PDU和ADU

 

从上图可以看出，ADU是一个完成的数据包，PDU是解析时，最后要拿出来的数据。modbus rtu的数据量最大不能超过256个字节。所以，PDU最大字节数是253。同时，说明了modbus Tcp和Rtu的区别，就是有前导字节，没有校验位。

 

 7、设备内存分布

 

 

 

 

 8、常用功能码

 

 

 

 

 9、modbus实际应用

 

油田注水仪数据接收及解析

10、小结

本篇就modbus协议的方方面面做了介绍，尤其是modbus不同协议及消息帧的解析，主从服务的交互等，希望对初入这一行的同伴有所帮助。