Modbus RTU通訊協(xié)議在數(shù)據(jù)通訊上采用主從應答的方式進行。只能由主機（PC，HMI等）通過唯一從機地址發(fā)起請求，從機（終端設備）根據(jù)主機請求進行響應，即半雙工通訊。該協(xié)議只允許主機發(fā)起請求，從機進行被動響應，因此從機不會主動占用通訊線路造成數(shù)據(jù)沖突。

類似Modbus RTU協(xié)議的主從應答協(xié)議還有西門子的PPI、電表常用的DL/T645-2007等協(xié)議。

一、協(xié)議格式

信息傳輸為異步方式，使用16進制進行通訊，信息幀格式：

地址碼	功能碼	數(shù)據(jù)區(qū)	CRC校驗碼
1字節(jié)	1字節(jié)	N字節(jié)	2字節(jié)

地址碼

地址碼是每個通訊信息幀的第一個字節(jié)，一般支持1到247，部分設備也支持0地址，用于接收主機的廣播數(shù)據(jù)，每個從機在總線上地址必須唯一，只有與主機發(fā)送的地址碼相符的從機才能響應返回數(shù)據(jù)。

功能碼

功能碼是每個通訊信息幀的第二個字節(jié)。主機發(fā)送，通過功能碼告知從機設備應當執(zhí)行何種操作。

常見的八種功能碼：

功能碼	定義	操作
01H	讀取線圈	讀取一個或多個連續(xù)線圈狀態(tài)
05H	寫單個線圈	操作指定位置的線圈狀態(tài)
0FH	寫多個線圈	操作多個連續(xù)線圈狀態(tài)
02H	讀取離散量輸入	讀取一個或多個連續(xù)離散輸入狀態(tài)
04H	讀取輸入寄存器	讀取一個或多個連續(xù)輸入寄存器數(shù)據(jù)
03H	讀保持寄存器	讀取一個或多個保持寄存器數(shù)據(jù)
06H	寫單個保持寄存器	把兩個十六進制數(shù)據(jù)寫入對應位置
10H	寫多個保持寄存器	把4*N個十六進制數(shù)據(jù)寫入N個連續(xù)保持寄存器

數(shù)據(jù)區(qū)

數(shù)據(jù)區(qū)隨功能碼以及數(shù)據(jù)方向的不同而不同，這些數(shù)據(jù)可以是“寄存器首地址+讀取寄存器數(shù)量”、“寄存器地址+操作數(shù)據(jù)”、“寄存器首地址+操作寄存數(shù)量+數(shù)據(jù)長度+數(shù)據(jù)”等不同的組合，在“功能碼分析”詳解不同功能碼的數(shù)據(jù)區(qū)。

Modbus CRC校驗

Modbus RTU協(xié)議常用與工業(yè)現(xiàn)場對數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和正確性有較高的要求，因此通過CRC校驗保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。

二、錯誤反饋

地址與CRC校驗錯誤并不會收到從機的數(shù)據(jù)反饋，其他錯誤將向主機返回錯誤碼。數(shù)據(jù)幀的第二位加上0X80表示請求發(fā)生錯誤（非法功能碼、非法數(shù)據(jù)值等），錯誤數(shù)據(jù)幀如下：

地址碼	功能碼	錯誤碼	CRC校驗碼
1字節(jié)	1字節(jié)	1字節(jié)	2字節(jié)

常見錯誤碼如下：

值	名稱	說明
01H	非法的功能碼	不支持該功能碼操作寄存器
02H	非法的寄存器地址	訪問設備禁止訪問的寄存器
03H	非法的數(shù)據(jù)值	寫入不支持的參數(shù)值
04H	從機故障	設備工作異常

三、通訊信息傳輸過程

通訊命令由主機發(fā)送從機時，與主機發(fā)送的地址碼相符的從機接收通訊命令，如果CRC校驗無誤，則執(zhí)行相應的操作，然后把執(zhí)行結(jié)果（數(shù)據(jù)）返回給主機。返回信息中包含地址碼、功能碼、執(zhí)行后的數(shù)據(jù)以及CRC校驗碼。如果地址不匹配或者CRC校驗出錯就不返回任何信息。

四、功能碼分析

功能碼01H：讀線圈

例如：主機要讀取從機地址為01H，起始線圈地址為00H的1個線圈狀態(tài)，主機發(fā)送：

主機發(fā)送		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		01
起始線圈地址	高字節(jié)	00
起始線圈地址	低字節(jié)	00
線圈數(shù)量	高字節(jié)	00
線圈數(shù)量	低字節(jié)	01
CRC校驗	低字節(jié)	FD
CRC校驗	高字節(jié)	CA

如果從機寄存器00H線圈閉合，從機返回：

從機返回		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		01
字節(jié)數(shù)		01
線圈狀態(tài)		01
CRC校驗碼	低字節(jié)	90
	高字節(jié)	48

仿真演示：

功能碼05H：寫單個線圈

例如：主機要控制從機地址為01H，線圈地址為0000H的線圈狀態(tài)，主機發(fā)送：

主機發(fā)送		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		01
線圈地址	高字節(jié)	00
線圈地址	低字節(jié)	00
控制方式	高字節(jié)	00(斷開)、FF(閉合)
控制方式	低字節(jié)	01
CRC校驗	低字節(jié)	XX
CRC校驗	高字節(jié)	XX

從機返回與主機請求相同；

仿真演示：

功能碼0FH：寫多個線圈

例如：主機要控制從機地址為01H，起始線圈地址為00H的4個線圈狀態(tài)，主機發(fā)送：

主機發(fā)送		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		0F
起始線圈地址	高字節(jié)	00
	低字節(jié)	00
線圈數(shù)量	高字節(jié)	00
	低字節(jié)	04
寫入字節(jié)數(shù)		01
控制方式		00(全部斷開)、0F(全部閉合)
CRC校驗	低字節(jié)	XX
	高字節(jié)	XX

功能碼0FH操作，從機返回：

從機返回		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		0F
起始線圈地址	高字節(jié)	00
起始線圈地址	低字節(jié)	00
線圈數(shù)量	高字節(jié)	00
線圈數(shù)量	低字節(jié)	04
CRC校驗	低字節(jié)	54
CRC校驗	高字節(jié)	08

仿真演示：

功能碼02H：讀離散輸入

例如：主機要讀取從機地址為01H，起始離散量地址為00H的4個輸入狀態(tài)，主機發(fā)送：

主機發(fā)送		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		02
起始離散量地址	高字節(jié)	00
起始離散量地址	低字節(jié)	00
讀取數(shù)量	高字節(jié)	00
讀取數(shù)量	低字節(jié)	04
CRC校驗	低字節(jié)	79
CRC校驗	高字節(jié)	C9

如果從機首地址00H開始的4離散輸入全部檢測到輸入，從機返回：

從機返回		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		02
字節(jié)數(shù)		01
離散輸入狀態(tài)		0F
CRC校驗碼	低字節(jié)	E1
	高字節(jié)	8C

仿真演示：

功能碼04H：讀取輸入寄存器

例如：主機要讀取從機地址為01H，起始寄存器地址為02H的1個輸入寄存器數(shù)據(jù)，主機發(fā)送：

主機發(fā)送		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		04
起始寄存器地址	高字節(jié)	00
起始寄存器地址	低字節(jié)	02
寄存器數(shù)量	高字節(jié)	00
寄存器數(shù)量	低字節(jié)	01
CRC校驗	低字節(jié)	90
CRC校驗	高字節(jié)	0A

如果從機輸入寄存器02H的數(shù)據(jù)為3344H，從機返回：

從機返回		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		04
字節(jié)數(shù)		02
寄存器05H數(shù)據(jù)	高字節(jié)	33
	低字節(jié)	44
CRC校驗碼	低字節(jié)	AD
	高字節(jié)	F3

仿真演示：

功能碼03H：讀保持寄存器

例如：主機要讀取從機地址為01H，起始寄存器地址為05H的2個保持寄存器數(shù)據(jù)，主機發(fā)送：

主機發(fā)送		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		03
起始寄存器地址	高字節(jié)	00
起始寄存器地址	低字節(jié)	05
寄存器數(shù)量	高字節(jié)	00
寄存器數(shù)量	低字節(jié)	02
CRC校驗	低字節(jié)	D4
CRC校驗	高字節(jié)	0A

如果從機保持寄存器05H、06H的數(shù)據(jù)為1122H、3344H，從機返回：

從機返回		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		03
字節(jié)數(shù)		04
寄存器05H數(shù)據(jù)	高字節(jié)	11
	低字節(jié)	22
寄存器06H數(shù)據(jù)	高字節(jié)	33
	低字節(jié)	44
CRC校驗碼	低字節(jié)	4B
	高字節(jié)	C6

仿真演示：

功能碼06H：寫單個保持寄存器

例如：主機寫入9988H的數(shù)據(jù)給從機地址為01H，寄存器地址為0050H的寄存器，主機發(fā)送：

主機發(fā)送		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		06
寄存器地址	高字節(jié)	00
寄存器地址	低字節(jié)	50
寫入值	高字節(jié)	99
寫入值	低字節(jié)	88
CRC校驗	低字節(jié)	E3
CRC校驗	高字節(jié)	ED

從機返回與主機請求相同；

功能碼10H：寫多個保持寄存器

例如：主機要把數(shù)據(jù)0005H、2233H保存到從機地址為01H，起始寄存器地址為0020H的2個寄存器中，主機發(fā)送：

主機發(fā)送		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		10
起始寄存器地址	高字節(jié)	00
起始寄存器地址	低字節(jié)	20
寄存器數(shù)量	高字節(jié)	00
寄存器數(shù)量	低字節(jié)	02
寫入字節(jié)數(shù)		04
0000H 寄存器待寫入	高字節(jié)	00
0000H 寄存器待寫入	低字節(jié)	05
0001H 寄存器待寫入	高字節(jié)	22
0001H 寄存器待寫入	低字節(jié)	33
CRC校驗	低字節(jié)	B9
CRC校驗	高字節(jié)	03

功能碼10H操作，從機返回：

從機返回		發(fā)送數(shù)據(jù)（HEX）
地址碼		01
功能碼		10
起始寄存器地址	高字節(jié)	00
起始寄存器地址	低字節(jié)	20
寄存器數(shù)量	高字節(jié)	00
寄存器數(shù)量	低字節(jié)	02
CRC校驗	低字節(jié)	40
CRC校驗	高字節(jié)	02

仿真演示：

審核編輯：李倩

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