Modbus家族之 RTU

Posted 夏沫の浅雨

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Modbus家族之 RTU相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

写在前面：

本文章旨在总结备份、方便以后查询，由于是个人总结，如有不对，欢迎指正；另外，内容大部分来自网络、书籍、和各类手册，如若侵权请告知，马上删帖致歉。


目录


您好啊，我是 Modbus家族成员的 RTU，同时期诞生的还有我的兄弟，它就是 ASCII。本篇呢就来让大家熟悉一下我吧，下一篇则由我兄弟 ASCII进行介绍。好了，废话不多说，接下来就带你们来认识一下我吧。


描述

Modbus RTU（远程终端单元）是原始 Modbus规范中定义的两种传输模式之一。 这两种模式是 Modbus RTU和 ASCII，它们被设计用于支持 RS232，RS485和 RS422接口的串行设备。 Modbus RTU的一个显着特点是它使用二进制编码和强大的 CRC错误检查。 Modbus RTU是 Modbus协议的实现，最常用于工业应用和自动化生产设施。嘻嘻，我可是很受工业场景应用的哦。


通讯方式

帧格式

NameLength (bytes)Description
Address1Node address（节点地址）
Function1Function code（功能代码）
Datann is the number of data bytes, it depends on function
（n是数据字节数，它取决于功能码）
CRC2Cyclic redundancy check
（CRC校验码）

在 RTU模式下，消息以至少 3.5个字符的静默间隔为开始，以至少 3.5个字符的类似间隔结束。这是最容易实现的以波特率在网络上使用的字符次数的倍数(如下图中所示的 T1 - T2 - T3 - T4)。

STARTADDRESSFUNCTIONDATACRC CHECKEND
*T1–T2–T3–T48 BITS8 BITSn x 8 BITS16 BITS*T1–T2–T3–T4

*T1-T2-T3-T4：表示不通信时的 3.5个字符。

所有其他字段都由 8位数据组成。

功能码

Modbus设备最常用的功能代码如下表所示：

功能 01（01H）读线圈

  • 请求：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x01
    开始地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    线圈数量2 字节1 to 2000 (0x7D0)
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x01（1byte）+ 起始地址（2byte）+ 线圈数（2byte）+ CRC（2byte）

  • 应答：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x01
    线圈数量对应的字节数1 字节*N
    线圈数据11 字节
    线圈数据21 字节
    线圈数据n1 字节n = N or N+1
    CRC校验码2 字节

    *N = 线圈数量 / 8，如果余数非 0，则 N = N+1

    指令：设备地址（1byte）+ 0x01（1byte）+ 字节数（1byte）+ 线圈状态（Nbyte）+ CRC（2byte）

  • 错误返回：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x81
    错误码1 字节01 or 02 or 03 or 04
    CRC校验码2 字节

流程图：

功能 02（02H）读离散输入

  • 请求：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x02
    开始地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    离散状态数量2 字节1 to 2000 (0x7D0)
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x02（1byte）+ 起始地址（2byte）+ 离散数（2byte）+ CRC（2byte）

  • 应答：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x02
    离散状态数量对应的字节数1 字节*N
    离散数据11 字节
    离散数据21 字节
    离散数据n1 字节n = N or N+1
    CRC校验码2 字节

    *N = 离散状态数量 / 8，如果余数非 0，则 N = N+1

    指令：设备地址（1byte）+ 0x01（1byte）+ 字节数（1byte）+ 离散状态（Nbyte）+ CRC（2byte）

  • 错误返回：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x82
    错误码1 字节01 or 02 or 03 or 04
    CRC校验码2 字节

流程图：

功能 03（03H）读保持寄存器

  • 请求：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x03
    开始地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    保持寄存器数量2 字节1 to 125 (0x7D)
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x03（1byte）+ 起始地址（2byte）+ 保持寄存器数（2byte）+ CRC（2byte）

  • 应答：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x03
    保持寄存器数量对应的字节数1 字节2 * N
    寄存器数值12 字节
    寄存器数值22 字节
    寄存器数值n2 字节n = N
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x03（1byte）+ 字节数（1byte）+ 保持寄存器值（2 * Nbyte）+ CRC（2byte）

  • 错误返回：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x83
    错误码1 字节01 or 02 or 03 or 04
    CRC校验码2 字节

流程图：

功能 04（04H）读输入寄存器

  • 请求：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x04
    开始地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    输入寄存器数量2 字节1 to 125 (0x7D)
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x04（1byte）+ 起始地址（2byte）+ 输入寄存器数（2byte）+ CRC（2byte）

  • 应答：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x04
    保持寄存器数量对应的字节数1 字节2 * N
    寄存器数值12 字节
    寄存器数值22 字节
    寄存器数值n2 字节n = N
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x04（1byte）+ 字节数（1byte）+ 输入寄存器值（2 * Nbyte）+ CRC（2byte）

  • 错误返回：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x84
    错误码1 字节01 or 02 or 03 or 04
    CRC校验码2 字节

流程图：

功能 05（05H）写单线圈

  • 请求：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x05
    输出地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    *线圈数值2 字节0x0000 or 0xFF00
    CRC校验码2 字节

    *线圈数值 ：0xFF00 -> 请求线圈状态为 ON

    ​ 0x0000 -> 请求线圈状态为 OFF

    ​ 其他值 -> 非法且对线圈不起作用

    指令：设备地址（1byte）+ 0x05（1byte）+ 输出地址（2byte）+ 线圈值（2byte）+ CRC（2byte）

  • 应答：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x05
    输出地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    线圈数值2 字节0x0000 or 0xFF00
    CRC校验码2 字节

    指令：正常响应是请求的应答

  • 错误返回：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x85
    错误码1 字节01 or 02 or 03 or 04
    CRC校验码2 字节

流程图：

功能 06（06H）写单个保持寄存器

  • 请求：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x06
    寄存器地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    寄存器数值2 字节0x0000 to 0xFFFF
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x06（1byte）+ 保持寄存器地址（2byte）+ 保持寄存器值（2byte）+ CRC（2byte）

  • 应答：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x06
    寄存器地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    寄存器数值2 字节0x0000 to 0xFFFF
    CRC校验码2 字节

    指令：正常响应是请求的应答

  • 错误返回：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x86
    错误码1 字节01 or 02 or 03 or 04
    CRC校验码2 字节

流程图：

功能 15（0FH）写多个线圈

  • 请求：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x0F
    开始地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    线圈输出数量2 字节1 to 1968 (0x7B0)
    线圈数量对应的字节数1 字节*N
    线圈输出数据11 字节
    线圈输出数据21 字节
    线圈输出数据n1 字节n = N or N+1
    CRC校验码2 字节

    *N = 线圈输出数量 / 8，如果余数非 0，则 N = N+1

    指令：设备地址（1byte）+ 0x0F（1byte）+ 起始地址（2byte）+ 线圈输出数（2byte）+ 字节数（1byte）+ 线圈输出数据（Nbyte）+ CRC（2byte）

  • 应答：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x0F
    开始地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    线圈输出数量2 字节1 to 1968 (0x7B0)
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x0F（1byte）+ 起始地址（2byte）+ 线圈输出数（2byte）+ CRC（2byte）

  • 错误返回：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x8F
    错误码1 字节01 or 02 or 03 or 04
    CRC校验码2 字节

流程图：

功能 16（10H）写多个保持寄存器

  • 请求：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x10
    开始地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    寄存器数量2 字节1 to 123 (0x7B)
    寄存器数量对应的字节数1 字节2 * N
    寄存器数值12 字节
    寄存器数值22 字节
    寄存器数值n2 字节n = N
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x10（1byte）+ 起始地址（2byte）+ 寄存器数（2byte）+ 字节数（1byte）+ 寄存器数值（2 * Nbyte）+ CRC（2byte）

  • 应答：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x10
    开始地址2 字节0x0000 to 0xFFFF
    寄存器数量2 字节1 to 123 (0x7B)
    CRC校验码2 字节

    指令：设备地址（1byte）+ 0x10（1byte）+ 起始地址（2byte）+ 保持寄存器数（2byte）+ CRC（2byte）

  • 错误返回：

    名称长度说明
    设备地址1 字节
    功能码1 字节0x90
    错误码1 字节01 or 02 or 03 or 04
    CRC校验码2 字节

流程图：

CRC校验

  • CRC16_MODBUS查表法：

    static const unsigned char aucCRCHi[] = 
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 
    0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
;

static const unsigned char aucCRCLo[] = 
    0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7,
    0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E,
    0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09, 0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9,
    0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC,
    0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
    0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32,
    0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D,
    0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A, 0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 
    0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF,
    0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
    0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1,
    0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4,
    0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F, 0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 
    0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA,
    0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
    0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0,
    0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97,
    0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C, 0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E,
    0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89,
    0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
    0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83,
    0x41, 0x81, 0x80, 0x40
;

unsigned short
usMBCRC16( unsigned char * pucFrame, unsigned short usLen )

    unsigned char   ucCRCHi = 0xFF;
    unsigned char   ucCRCLo = Modbus家族之 RTU
    

     modbus rtu校验方法
    

     MODBUS RTU协议原理及功能码解析
    

     Modbus家族之 ASCII
    

     Modbus家族之 ASCII
    

     Modbus家族之 ASCII