Modbus协议

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分类专栏：嵌入式开发文章标签：后端网络协议程序人生 c++

于 2024-05-23 13:54:29 首次发布

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Mod bus协议
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Mod bus协议

实际项目中知识点补充随手记录，一直更新，自用学习查漏补缺，有空整理。

-Modbus 协议，（通俗来讲一种bus协议）定义了一种在控制器（例如 PLC、传感器、执行器等）之间进行通信的标准方式；
-通过Modbus，设备可以发送和接收数据，以便监视和控制各种过程，这些数据可以包括传感器读数、执行器控制指令、设备状态信息等；
-在 OSI（开放系统互连）模型的七层网络结构中，Modbus 协议位于应用层。

Modbus 协议是一种用于工业控制系统中的串行通信协议，面向消息，用于在工业设备（如传感器、执行器、PLC 等）之间进行数据传输和通信。

-横向对比： HTTP 协议是一种用于万维网（World Wide Web）中的应用层协议，用于在客户端和服务器之间传输超文本（如网页）和相关数据。

帧结构 = 地址 + 功能码+ 数据 + 校验

1. Modbus RTU（基于串行通信）

发送：从机的地址+我要干嘛的功能码+我要查的寄存器的地址+我要查的寄存器地址的个数+校验码
在这里插入图片描述

回复：从机的地址+主机发我的功能码+要发送给主机数据的字节数+数据+校验码
在这里插入图片描述
主机（master）发送，从机（slave）回应

2. Modbus TCP（基于以太网）

 1.两者基本一样，Modbus TCP协议就是Modbus RTU协议在前面加上七字节MBAP报文头（00000 6），然后去掉两个CRC校验码字节。

 2.TCP需要传入网络socket信息；而RTU需要传入串口相关信息。

二者区别

帧结构:

Modbus TCP：使用TCP/IP作为底层协议，数据以TCP数据包的形式传输。 Modbus TCP帧包含了TCP/IP头部，以及Modbus应用数据单元（ADU）。

Modbus RTU：使用二进制编码的串行帧结构进行数据传输。Modbus RTU帧包含了地址、功能码、数据、CRC（循环冗余校验）等字段。

RTU帧格式（最大256字节）:

地址 +功能码+数据+CRC校验
从站地址(1 byte)+功能码(1 byte)+数据区(N bytes)+校验码(2 bytes)
在这里插入图片描述

TCP帧格式：

增添了一个MBAP报文，少了CRC校验（主要因为tcp可靠）
MBAP(7 byte) + 功能码(1 byte) + 数据（N byte）

在这里插入图片描述

MBAP报文头

在这里插入图片描述
事务元处理标识符：用于事务处理配对。在响应中，MODBUS 服务器复制请求的事务处理标识符。

协议标识符：用于系统内的多路复用。通过值 0 识别 MODBUS 协议。

长度：长度域是下一个域的字节数，包括单元标识符和数据域。

单元标识符：为了系统内路由，使用这个域。专门用于通过以太网 TCP-IP 网络和 MODBUS 串行链路之间的网关对 MODBUS 或 MODBUS+串行链路从站的通信。MODBUS 客户机在请求中设置这个域，在响应中服务器必须利用相同的值返回这个域。

 - Modbus TCP:
Modbus TCP是一种基于TCP/IP协议的通信协议，用于在网络上进行通信。它使用了类似于因特网上网页浏览时使用的协议来传输数据。
在Modbus TCP中，通常会将数据存储在设备的寄存器中。这些寄存器可以包含不同类型的数据，例如整数、浮点数等等。
因此，当讨论Modbus TCP时，常常会提到“寄存器类型”，用来描述寄存器中存储的数据的类型和含义。

 - Modbus RTU
Modbus RTU是一种基于串行通信的通信协议，通常通过串口（如RS-232、RS-485等）进行通信。它是一种在工业领域广泛应用的通信协议，适用于远程设备之间的通信。

通常情况下，Modbus RTU主要包括以下寄存器类型：

Coil (线圈寄存器)：通常用于表示开关量数据，对应功能码01和05。

Discrete Input(离散输入寄存器)：输入状态寄存器，用于表示离散输入状态，对应功能码02。

Holding Register(保持寄存器)：用于存储二进制或16位整数数据，对应功能码03和06。

Input Register(输入寄存器)：用于存储输入数据，对应功能码04。

如根据不同对象类型的寄存器，计算地址

int GetModbusAddress(int iObjType, int iAddress)
{
   
	int tempAddress = -1;
	switch (iObjType)
	{
      // Coil (线圈寄存器)
		case D:			tempAddress = 0x0000 + iAddress; break;
		case ID:		tempAddress = 0x5000 + iAddress; break;
		case ID1xxxx:	tempAddress = 0x5100 + iAddress; break;
		case ID2xxxx:	tempAddress = 0x58D0 + iAddress; break;
		case ID3xxxx:	tempAddress = 0x5BF0 + iAddress; break;
		case QD:		tempAddress = 0x6000 + iAddress; break;
		case QD1xxxx:	tempAddress

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