Modbus通信协议的类型与理解
2023-08-25 10:43:29来源：玩转单片机
Modbus是一种通信协议，常用于工业自动化领域的数据通信和设备控制。其最初由Modicon公司开发并于1979年发布，在工业领域得到广泛应用。Modbus通信协议支持串口、以太网、无线等多种通信方式，具有数据传输简单高效、易于实现等特点。Modbus协议并非开源协议，但它的使用和实现并没有什么限制。
协议类型
(资料图片仅供参考)
Modbus通信协议主要分为以下三种类型:
1.Modbus RTU：基于串口通信，并采用二进制格式，速度快、可靠。2.Modbus ASCII：同样基于串口通信，采用ASCII码格式，实现简单、易于调试。3.Modbus TCP/IP：基于以太网通信，具有速度快、网络连接稳定等优点，但需要网络设备的支持。Modbus-RTU 协议采用二进制编码和CRC错误校验,RTU设备通常使用RS232、RS485和RS422通信接口，一般通信距离小于15米选RS232，通信距离大于15米选RS485和RS422。本文主要介绍和学习RS-485总线通信控制下的标准Modbus-RTU 协议。
协议理解
Modbus协议的信息帧共有两种类型，分别为请求帧和响应帧。其中，请求帧由主机发送给从机，用于请求数据或控制从机；响应帧则由从机发送给主机，用于响应主机的请求。 帧描述：
报文帧由时长至少 3.5 个字符时间的空闲间隔区分，称为 t3.5，RTU 帧传输空闲间隔区分示意图：
数据类型：
在Modbus协议中，数据类型主要分为两类：线圈和寄存器。其中线圈又分为离散输出线圈和离散输入线圈，寄存器又分为只读寄存器和通用寄存器。
| 数据类型 | 类型码 | 字节数 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 离散输出线圈 | 01 | 1 | 可读可写，代表系统输出状态 |
| 离散输入线圈 | 02 | 1 | 只读，代表系统输入状态 |
| 只读寄存器 | 03 | 2 | 只读，代表系统参数或状态 |
| 通用寄存器 | 04 | 2 | 可读可写，代表系统参数或状态 |
功能码：
这些是常用Modbus功能码的简介，具体的功能码及其参数格式请参考Modbus协议文档。
| 功能码 | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 01 | ReadCoil Status（读取线圈状态） | 用于读取远程设备的多个线圈状态。 |
| 02 | Read Input Status（读取输入状态） | 用于读取远程设备的多个输入状态。 |
| 03 | Read Holding Registers（读保持寄存器） | 用于读取远程设备的多个保持寄存器值。 |
| 04 | Read Input Registers（读输入寄存器） | 用于读取远程设备的多个输入寄存器值。 |
| 05 | WriteSingle Coil（写单个线圈） | 用于控制远程设备的单个线圈状态。 |
| 06 | Write Single Register（写单个保持寄存器） | 用于设置一个远程设备的单个保持寄存器。 |
| 15 | Write Multiple Coils（写多个线圈） | 用于设置远程设备的多个线圈状态。 |
| 16 | Write Multiple Registers（写多个保持寄存器） | 用于设置远程设备的多个保持寄存器值。 |
简单理解
只有是人为规定的就有规律可循, 最简单的就是看厂家的手册, 理论上的东西和实际是有区别的, 这就是为啥市面上那些教程, 明明讲了很多, 但是啥也没学到。协议协议实际就是有规律的数据，这和协议栈是不同概念的，直接看厂家给的通信实例：
然后再根据功能码阅读相关说明：
根据说明把地址以及参数找出来，再把这些数据进行CRC算法计算：
//CRC校验staticuint8_tmodbus_crc(uint8_t*data,uint16_tlength){uint16_tcrc=0xFFFF;uint16_ti,j;for(i=0;i>1)^0xA001;elsecrc=crc>>1;}}//低位在前高位在后if((uint8_t)(crc&0x00ff)==data[i++]&&(uint8_t)((crc&0xff00)>>8)==data[i]){return0;};return1;} 最后把这些数据整合，就形成了一帧数据，把这些数据发出去，从机就会返回数据了，根据业务对从机返回的数据进行处理即可！
审核编辑：汤梓红
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