MODBUS通信协议

MODBUS 协议是一种应用层通信协议，主要用于工业自动化领域中设备之间的通信

一、MODBUS的发展历程

        MODBUS 协议由 Modicon 公司（现为施耐德电气的一部分）于 1979 年开发，是一种用于工业自动化控制系统的通信协议，最初用于实现可编程逻辑控制器（PLC）之间的通信

        随着时间的推移，MODBUS 协议得到了广泛的应用和发展，成为了工业自动化领域中最常用的通信协议之一

二、通信原理

2.1 ）主从架构

        MODBUS 通信采用主从模式，总线上有一个主设备和多个从设备。主设备发起通信请求，从设备根据请求进行响应。主设备可以对从设备进行读写操作，以获取设备的状态信息或控制设备的运行

2.2 ）数据传输

        MODBUS 协议定义了两种数据传输模式，即 ASCII 模式和 RTU 模式。ASCII 模式以文本形式传输数据，每个字节以两个 ASCII 字符表示，优点是可读性强，易于调试，缺点是传输效率较低。RTU 模式以二进制形式传输数据，数据以字节为单位进行传输，传输效率高，是最常用的传输模式

三、数据帧格式

3.1 ）RTU模式

        数据帧由起始位、地址域、功能码域、数据域、校验域和结束位组成。地址域用于指定从设备的地址，功能码域表示主设备请求的操作类型，数据域包含了主设备发送给从设备或从设备返回给主设备的数据，校验域用于检测数据传输过程中是否发生错误

3.2 ）ASCII模式

        数据帧以冒号（:）开始，以回车换行符（CRLF）结束。帧中的每个字节都以两个 ASCII 字符表示，例如，字节 0x31 表示为字符 '3' 和 '1'。与 RTU 模式类似，ASCII 模式的数据帧也包含地址域、功能码域、数据域和校验域，但校验方式通常采用 LRC（纵向冗余校验）

四、功能码

MODBUS 协议定义了一系列功能码，用于表示不同的操作类型。常见的功能码包括：

01功能码（0x01）：读取线圈状态，用于读取从设备中指定线圈的状态（ON 或 OFF）

02功能码（0x02）：读取离散输入状态，用于读取从设备中指定离散输入点的状态

03功能码（0x03）：读取保持寄存器，用于读取从设备中指定保持寄存器的值