Modbus协议原理

一、背景

Modbus是一种广泛应用于工业自动化和控制系统中的通信协议，由Modicon于1979年开发。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络， 进行集中控制。Modbus由于其简单性和可靠性，成为工业领域最常用的协议之一。

二、协议概述

Modbus协议遵循主从架构（Master-Slave Architecture）。在通信网络中，通常有一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）。主设备负责发出请求，从设备接收并响应请求。

Modbus协议有多个版本，主要包括：

1. Modbus RTU（Remote Terminal Unit）：基于串行通信（如RS-232、RS-485）的协议。数据以二进制格式发送，传输效率高，通常用于串行链路。

2. Modbus ASCII：与Modbus RTU类似，但数据以ASCII码格式发送，传输速率较低，但易于调试。

3. Modbus TCP/IP：基于以太网的版本，采用TCP/IP协议栈来传输Modbus数据包，适用于局域网或广域网环境。它允许更灵活的网络拓扑，并支持更多设备接入。

三、通信帧结构

Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDU）。特定总线或网络上 的 Modbus协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引入一些附加域，通用Modbus帧协议如下图所示：

Modbus通信的基本单位是“帧”，一帧包括以下几个部分：

• 地址域：用于标识目标设备的地址。
• 功能码（Function Code）：定义要执行的操作，如读取寄存器、写入数据等。
• 数据：根据功能码携带相应的数据（如寄存器地址、寄存器值等）。
• 校验码：用于确保数据传输的完整性（在Modbus RTU和ASCII中使用）。

常用功能码

• 01：读取线圈状态
• 02：读取离散输入
• 03：读取保持寄存器
• 04：读取输入寄存器
• 05：写单个线圈
• 06：写单个寄存器
• 15：写多个线圈
• 16：写多个寄存器

 

 四、报文格式

读数据

写数据

五、实例

Modbus-RTU协议一般用的最多功能码就是03和06，大部分都是用modbus来查询传感器上的信息用03查询功能码，如果需要修改传感器寄存器的值就用06修改功能码。
例如：现在我是主机，我要查询从机地址为01的数据。我需要发送以下数据：
下面展示查询功能码0x03：

主机发送: 01 03 00 00 00 01 84 0A
从机回复: 01 03 02 19 98 B2 7E

 

返回数据

参考：

Modbus初学者教程 | 博客

Modbus通信协议_modbus协议-CSDN博客