Modbus RTU通訊協議詳解與實例演示
Modbus通訊協議詳解
Modbus RTU通訊協議在數據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）根據主機請求進行響應，即半雙工通訊。該協議只允許主機發(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據沖突。
類似Modbus RTU協議的主從應答協議還有西門子的PPI、電表常用的DL/T645-2007等協議。
一、modbus協議格式
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 |
數據區(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據，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據。
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)輸入寄存器數據 |
|
03H |
讀保持寄存器 |
讀取一個或多個保持寄存器數據 |
|
06H |
寫單個保持寄存器 |
把兩個十六進制數據寫入對應位置 |
|
10H |
寫多個保持寄存器 |
把4*N個十六進制數據寫入N個連續(xù)保持寄存器 |
數據區(qū)
數據區(qū)隨功能碼以及數據方向的不同而不同，這些數據可以是“寄存器首地址+讀取寄存器數量”、“寄存器地址+操作數據”、“寄存器首地址+操作寄存數量+數據長度+數據”等不同的組合，在“功能碼分析”詳解不同功能碼的數據區(qū)。
Modbus CRC校驗
Modbus RTU協議常用與工業(yè)現場對數據傳輸的穩(wěn)定性和正確性有較高的要求，因此通過CRC校驗保證數據傳輸的正確性和完整性。
二、錯誤反饋
地址與CRC校驗錯誤并不會收到從機的數據反饋，其他錯誤將向主機返回錯誤碼。數據幀的第二位加上0X80表示請求發(fā)生錯誤（非法功能碼、非法數據值等），錯誤數據幀如下：
|
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 |
非法的數據值 |
寫入不支持的參數值 |
|
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)行結果（數據）返回給主機。返回信息中包含地址碼、功能碼、執(zhí)行后的數據以及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)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
01 |
|
|
起始線圈地址 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
00 |
|
|
線圈數量 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
01 |
|
|
CRC校驗 |
低字節(jié) |
FD |
|
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)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
01 |
|
|
字節(jié)數 |
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)送數據（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 |
|
|
線圈數量 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
04 |
|
|
寫入字節(jié)數 |
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)送數據（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 |
|
|
線圈數量 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
04 |
|
|
CRC校驗 |
低字節(jié) |
54 |
|
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)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
02 |
|
|
起始離散量地址 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
00 |
|
|
讀取數量 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
04 |
|
|
CRC校驗 |
低字節(jié) |
79 |
|
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)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
02 |
|
|
字節(jié)數 |
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個輸入寄存器數據，主機發(fā)送：
|
主機發(fā)送 |
發(fā)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
04 |
|
|
起始寄存器地址 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
02 |
|
|
寄存器數量 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
01 |
|
|
CRC校驗 |
低字節(jié) |
90 |
|
高字節(jié) |
0A |
|
如果從機輸入寄存器02H的數據為3344H，從機返回：
|
從機返回 |
發(fā)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
04 |
|
|
字節(jié)數 |
02 |
|
|
寄存器05H數據 |
高字節(jié) |
33 |
|
低字節(jié) |
44 |
|
|
CRC校驗碼 |
低字節(jié) |
|
|
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個保持寄存器數據，主機發(fā)送：
|
主機發(fā)送 |
發(fā)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
03 |
|
|
起始寄存器地址 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
05 |
|
|
寄存器數量 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
02 |
|
|
CRC校驗 |
低字節(jié) |
D4 |
|
高字節(jié) |
0A |
|
如果從機保持寄存器05H、06H的數據為1122H、3344H，從機返回：
|
從機返回 |
發(fā)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
03 |
|
|
字節(jié)數 |
04 |
|
|
寄存器05H數據 |
高字節(jié) |
11 |
|
低字節(jié) |
22 |
|
|
寄存器06H數據 |
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的數據給從機地址為01H，寄存器地址為0050H的寄存器，主機發(fā)送：
|
主機發(fā)送 |
發(fā)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
06 |
|
|
寄存器地址 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
50 |
|
|
寫入值 |
高字節(jié) |
99 |
|
低字節(jié) |
88 |
|
|
CRC校驗 |
低字節(jié) |
E3 |
|
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：主機要把數據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)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
10 |
|
|
起始寄存器地址 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
20 |
|
|
寄存器數量 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
02 |
|
|
寫入字節(jié)數 |
04 |
|
|
0000H 寄存器待寫入 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
05 |
|
|
0001H 寄存器待寫入 |
高字節(jié) |
22 |
|
低字節(jié) |
33 |
|
|
CRC校驗 |
低字節(jié) |
B9 |
|
高字節(jié) |
03 |
|
功能碼10H操作，從機返回：
|
從機返回 |
發(fā)送數據（HEX） |
|
|
地址碼 |
01 |
|
|
功能碼 |
10 |
|
|
起始寄存器地址 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
20 |
|
|
寄存器數量 |
高字節(jié) |
00 |
|
低字節(jié) |
02 |
|
|
CRC校驗 |
低字節(jié) |
40 |
|
高字節(jié) |
02 |
|
仿真演示：
審核編輯：湯梓紅
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Modbus-RTU通訊協議是什么？
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