MODBUS协议(功能码及报文解析)-485功能码

MODBUS 协议

Modbus 是一种串行通信协议，是Modicon 于 1979 年，为使用可编程逻辑控制器(PLC)而发表的。事实上，它已经成为工业领域通信协议标准，并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方式。M odbus 比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：

公开发表并且无版税要求相对容易的工业网络部署对供应商来说，修改移动原生的位或字节没有很多限制

Modbus 允许多个设备连接在同一个网络上进行通信，举个例子，一个由测量温度和湿度的装置，并且将结果发送给计算机。在数据采集与监视控制系统(SCADA)中，Modbus 通常用来连接监控计算机和 remote terminal unit (RTU)。

Modbus 协议目前存在用于串口、以太网以及其他支持互联网协议的网络的版本。

大多数 Modbus 设备通信通过串口EIA-485 物理层进行［1］。对于串行连接，存在两个变种，它们在数值数据表示不同和协议细节上略有不同。Modbus RTU 是一种紧凑的，采用二进制表示数据的方式，Modbus ASCII 是一种人类可读的，冗长的表示方式。这两个变种都使用串行通讯(serial communication)方式。RTU 格式后续的命令／数据带有循环冗余校验的校验和，而 ASCII 格式采用纵向冗余校验的校验和。被配置为 RTU 变种的节点不会和设置为 ASCII 变种的节点通信，反之亦然。

对于通过TCP/IP（例如以太网）的连接，存在多个 Modbus/TCP

变种，这种方式不需要校验和的计算。

对于所有的这三种通信协议在数据模型和功能调用上都是相同的，只有封装方式是不同的。

Modbus 有一个扩展版本 Modbus Plus（Modbus+或者 MB+），不过此协定是 Modicon 专有的，和 Modbus 不同。它需要一个专门的协处理器来处理类似HDLC 的高速令牌旋转。它使用 1Mbit/s 的双绞线，并且每个节点都有转换隔离装置，是一种采用转换／边缘触发而不是电压／水平触发的装置。连接 Modbus Plus 到计算机需要特别的接口，通常是支持 ISA（SA85）,PCI 或者 PCMCIA 总线的板卡。

Modbus 协议是一个 master/slave 架构的协议。有一个节点是master 节点，其他使用 Modbus 协议参与通信的节点是 slave 节点。每一个 slave 设备都有一个唯一的地址。在串行和 MB+网络中，只有被指定为主节点的节点可以启动一个命令（在以太网上，任何一个设备都能发送一个 Modbus 命令，但是通常也只有一个主节点设备启动指令）。

一个 ModBus 命令包含了打算执行的设备的 Modbus 地址。所有设备都会收到命令，但只有指定位置的设备会执行及回应指令（地址0 例外，指定地址 0 的指令是广播指令，所有收到指令的设备都会执行，不过不回应指令）。所有的 Modbus 命令包含了检查码，以确定到达的命令没有被破坏。基本的 ModBus 命令能指令一个 RTU 改变

它的寄存器的某个值，控制或者读取一个 I/O 端口，以及指挥设备回 送一个或者多个其寄存器中的数据。

有许多 modems 和网关支持 Modbus 协议，因为 Modbus 协议很简 单而且容易复制。它们当中一些为这个协议特别设计的。有使用有线、 无线通信甚至短消息和 GPRS 的不同实现。不过设计者需要克服一些 包括高延迟和时序的问题。

MODBUS 通信过程如下图

MODBUS RTU 报文格式

T1-T2-T3-T4 8Bit 8Bit n 个 8Bit 16Bit T1-T2-T3-T4 MODBUS ASCII 报文格式

起始位

设备地 功能代

址 码

数据 CRC 校验 结束符

设备地 LRC 校

起始位 设备地 功能代码 数据 LRC 校 结束符 2个字 2个字

1个字符 2个字 2个字符 n 个字符 2个字

2个字符

符 符

MODBUS TCP 报文

交互标识 协议标识 报文长度 设备标识 功能代码 数据 2字节 2字节 1字节

一般为0 高字节在 也就是设 1个字符 n 个字符

前 备地址

实际上MODBUS RTU 与ASCII 的内容是完全相同的，不同的的AS CII 方式用“：”标识帧起始，用“CR LF”标识帧结束。校验采用L RC ，把RTU 帧中一个字节的内容换成了2个ASCII 字符。比如在RTU 方式下设备地址 01 只有一个字节，在ASCII 方式下转换成字符串“0 1”（16进制的30 31 ）。

MODBUS TCP 中的设备标识，功能码等与MODBUS RTU 相同，可以 认为是在MODBUS RTU 报文的前边加了一个头，去掉了CRC 校验这个 尾。

MODBUS 协议定义了4种基本数据类型：可读写位数据，只读位 数据，只读16位数据，可读写16位数据。这些数据分别被称为线圈 状态，输入状态，输入寄存器，保持寄存器。

2字节 一般为0

MODBUS 协议中定义的这些数据都是一个从地址 1 开始的数组，访问时需要指明从哪个地址开始访问，访问多少个数据。下表是 MOD

06

写整 16 位整型

15

写位

16

写整 16 位整型

MODBUS 协议相当复杂，但是常用的命令也就简单的几个，01，0 2，03，04，05，06，15，16 号命令。

各个命令的功能和报文如下： 01 命令读取线圈状态 MODBUS 地址00001

MODBUS 请求

功能码 1 BYTE0X01

起始地址 2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF

读取数量 2 BYTE 1 TO 2000(0X7D0) MODBUS 响应

功能码 1 BYTE0X01

字节计数 1 BYTE N

线圈状态n BYTE n =N or N+1

N = 读取数量/8 如果余数不为0 则N=N+1 错误响应

功能码 1 BYTE0X01+ 0X80

错误代码 1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4举例

请求响应

域名称数据（hex）域名称数据（hex）

功能码01功能码01

起始地址高（字

节）00字节计数03

起始地址低（字

节）1327（h）～20状态CD

读取数量高（字

节）0035（h）～28状态6B

读取数量低（字

节）

1338（h）～36状态05