Modbus通信协议

Posted 2023-02-08 小吴吃肉啦~

Modbus通信协议

通讯过程

使用串口通讯它对应的是modbus RTU或者 modbus ASCII协议
那么使用网口通讯的话，它对应的就是Modbus TCP协议。

Modbus 通讯都遵循以下的过程：
主设备向从设备发送请求，从设备分析并处理主设备的请求，然后向主设备发送结果。那么如果出现任何的差错，从设备都会返回一个异常的功能码。

Modbus 的工作方式是请求和应答，每一次通讯都是主站先发送指令，可以是广播，或者是向特向转发，那么从站响应指令并按要求应答或者报告异常。
那么当主站他不发送请求的时候，从站他是不会自己发送数据的，从站只会响应主站的回应，只会响应主张的请求，
那么从站和从站之间，它是不能够直接通讯的，只能主张对从站发送请求，从站响应主张的请求。

那么Modbus 通讯它是以Modbus 报文的形式来进行的，及通讯双方它是使用Modbus 报文来通讯的，
它就像中国人和中国人之间，它是以中国人交流一样的道理，那么Modbus 报文就是他们之间沟通的语言。

Modbus协议是一种应用层的报文传输协议

Modbus分为三种：

• RTU
• ASCII
• TCP

通讯过程:

Modbus是主从方式通信,也就是说,不能同步进行通信,总线上每次只有一个数据进行传输,即主机发送,从机应答,主机不发送,总线上就没有数据通信.

一个主机要给多个从机中的一个发信息，首先他要知道，那个从机的地址才能发送；就好比打电话，要在通讯录里，查找那个人的电话号码，才可以通讯。

Modbus RTU通讯协议

通信：读写

存储区：

输出线圈、输入线圈、输出寄存器、输入寄存器

​ 如果用布尔使用线圈存储区；如果存数据，使用寄存器存储区

存储区的范围：

5位（标准地址）和6位（扩张地址）

• 5位：x xxxx 第一位表示存储区，后面四位代表范围
• 6位：x xxxxx 第一位表示存储区，后面五位代表范围

每个存储区的代号：

• 输出线圈 0 00001-09999、000001-065536
• 输入线圈 1 10001-19999、100001-165536
• 输出寄存器 4 40001-49999、400001-465536
• 输入寄存器 3 30001-39999、300001-365536

区号	名称	读写	范围
0区	输出线圈	可读可写	00001-09999
1区	输入线圈	只读	10001-19999
3区	输入寄存器	只读	30001-39999
4区	保持寄存器	可读可写	40001-49999

读和写 功能码

• 读输出线圈 01

• 读输入线圈 02

• 读输出寄存器 03

• 读输入寄存器 04

• 写单个输出线圈 05

• 写单个输出寄存器 06

• 写多个输出线圈 15

• 写多个输出寄存器 16

ModbusRTU/ASCII协议分析

ModbusRTU与ModbusASCII在报文数据发送格式上几乎一样，但也存在一些区别，具体体现在：

1. ModbusASCII有开始字符和结束字符(CR LF)，可以作为一帧数据开始和结束的标志，而ModbusRTU没有这样的标志，需要用时间间隔来判断一帧报文的开始和结束，协议规定的时间为3.5个字符周期，就是说一帧报文开始前，必须有大于3.5个字符周期的空闲时间，一帧报文结束后，也必须要有3.5个字符周期的空闲时间否则就会出现粘包的情况。

注意：针对3.5个字符周期，其实是一个具体时间，但是这个时间跟波特率相关。

在串口通信中，1个字符包括1位起始位、8位数据位（一般情况）、1位校验位（或者没有）、1位停止位（一般情况下），因此1个字符包括11个位，那么3.5个字符就是38.5个位，波特率表示的含义是每秒传输的二进制位的个位，因此如果是9600波特率，3.5个字符周期=1000/9600*38.5=4.01ms。

2. 两者校验方式不同，ModbusRTU是CRC循环冗余校验，ModbusASCII是LCR纵向冗余校验。

3. 在Modbus标准中，RTU是必须要求的，而ASCII是可选项，即作为一个Modbus通信设备可以只支持RTU，也可以同时支持RTU和ASCII，但不能只支持ASCII。

ModbusRTU\\ASCII报文格式：

从站地址(设备编号)(一个byte）+ 功能码（一个byte）+数据（n个byte）+校验（2个byte）

从站地址	功能码	数据	CRC/LRC
1 byte	1 byte	N bytes	2 bytes

对于读取的理解

从站地址（设备编号） 找谁？

功能码 干嘛

数据 具体干嘛的细节

校验 验证

对于写入的理解

从站地址（设备编号） 找谁？

功能码 干嘛

数据 具体干嘛的细节 （更多，多了个写入的具体数值）

校验 验证

eg：分析报文

发送的报文： 01 03 00 00 00 02 C4 0B

01 站地址

03 读输出寄存器

00 00 起始寄存器

00 02 寄存器长度

C4 0B CRC校验

接受到的报文： 01 03 04 01 46 01 3B 5A 59

01 站地址

03 读输出寄存器

04 字节计数 （就是我给你返回多少个字节）

01 46 01 3B 具体的四个字节 （这就是我们要的东西）

5A 59 校验

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