Modbus协议基础讲解

一、什么是modbus协议

MODBUS 是一项应用层报文传输协议，用于在通过不同类型的总线或网络连接的设备之间的客户机/服务器通信。
自从 1979 年出现工业串行链路的事实标准以来，MODBUS 使成千上万的自动化设备能够通信。目前，继续增加对简单而雅观的 MODBUS 结构支持。互联网组织能够使 TCP/IP 栈上的保留系统端口502 访问 MODBUS。

MODBUS 是一个请求/应答协议，并且提供功能码规定的服务。MODBUS 功能码是 MODBUS 请求/应答 PDU 的元素。本文件的作用是描述 MODBUS 事务处理框架内使用的功能码。

目前，Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准，并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus作为目前工业领域应用最广泛的协议。

二、常用的MODBUS通讯方式

基于串口的Modbus-RTU： 数据按照标准串口协议进行编码，是使用最广泛的一种Modbus协议，采用CRC-16_Modbus校验算法。

基于串口的Modbus-ASCII ：所有数据都是ASCII格式，一个字节的原始数据需要两个字符来表示，效率低，采用LRC校验算法。

基于网口的Modbus-TCP： Modbus-TCP基于TCP/IP协议，占用502端口，数据帧主要包括两部分：MBAP（报文头）+PDU（帧结构），数据块与串行链路是一致的。

每个设备必须都有相同的传输模式。所有设备都支持RTU模式，ASCII传输模式是选项。

三、协议介绍

当我们提及Modbus协议时，要确定是哪种模式：RTU、ASCII或TCP，3种模式区别还是很大的。

3.1 数据结构

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。

在某种请求中，数据域可以是不存在的（0长度），在此情况下服务器不需要任何附加信息。功能码仅说明操作。

1.ModbusRTU的报文格式:

从站地址（1个字节）+功能码（1个字节）+数据部分（N个字节）+校验、CRC检验（2个字节）

• RTU 传输模式CRC校验，必须存在！！！！
• 数据按照标准串口协议进行编码，是使用最广泛的一种Modbus协议，采用CRC校验算法。
• 优点：较高的数据密度，在相同的波特率下比ASCII模式有更高的传输效率。每个报文必须以连续的字符流传送。

2. ModbusAscii的报文格式：

开始字符（:）+从站地址（2个字节）+功能码（2个字节）+数据部分（N个字节）校验、LRC检验（2个字节）+结束字符（CRLF）

• 在ASCII模式，报文用特殊的字符区分帧起始和帧结束。一个报文必须以一个‘冒号’(：)(ASCII十六进制3A)起始，以‘回车-换行’(CRLF)对(ASCII十六进制0D和0A)结束。设备连续的监视总线上的‘冒号’字符。当收到这个字符后，每个设备解码后续的字符一直到帧结束。报文中字符间的时间间隔可以达一