如果大家從事物聯網相關行業的開發或者運維，相信對于Modbus協議不會陌生。剛好我在平時運維工作中，也會因為需要排查問題而接觸到Modbus協議。本文就通過常用調試工具結合實例帶大家來解析Modbus協議，希望可以通過具體協議數據解析，讓大家加深對該協議的理解。

一、Modbus協議簡介

Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。

此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如果回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。當在一Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。

此外，Modbus協議是Modicon公司（現在的施耐德電氣 Schneider Electric）于1979年為使用可編程邏輯控制器（PLC）通信而發表。Modbus已經成為工業領域通信協議的業界標準（De facto），并且現在是工業電子設備之間常用的連接方式。

此協議是一個請求/應答協議，包括ASCII、RTU、TCP等版本。它定義了控制器能夠認識和使用的消息結構，而不管它們是通過何種硬件方式進行通信的。所以硬件接口可以是RS-232、RS-422、RS-485和以太網等設備。TCP和RTU是Modbus協議的兩種常見形式，其中TCP的使用頻率更高一些。

二、案例協議文檔

以下解析案例來自某廠家的溫濕度傳感器協議文檔。

（一）通訊參數 1、上位機串口設置 本溫濕度傳感器通訊數據幀格式采用固定的“N，8，1”格式，使用時請將串口設置成1位起始位，8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗位。

2、數據寄存器地址

（二）應用舉例 1、應用舉例 （1）多個寄存器數據讀取 主機發送

子機響應 地址為1的傳感器收到上面的數據后，將會做出以下響應

（2）功能碼06應用舉例：將子機地址改為2，波特率改為19200

功能碼06時的子機響應：子機會將主機發來的數據原封返回。

三、協議解析

以下對上方溫濕度傳感器及其協議進行數據解析。以下環境均搭建完畢

（一）需要準備工具及其環境： 1、溫濕度傳感器設備一套； 2、485串口線一條（USB轉232線，再通過232轉485口接傳感器485口）； 3、windows環境作為上位機軟件Modbus Poll運行環境； （二）Modbus協議數據解析舉例 1、讀取溫濕度傳感器的溫度的測量值 （1）打開上位機軟件Modbus Poll，如下圖所示：

（2）通過在上位機軟件中進行串口連接相關配置（根據自己實際電腦串口號進行配置），如下圖所示：

（3）在上位機軟件中設置讀取傳感器的相關參數，一般根據協議文檔中說明設置，如下圖對傳感器的溫度值進行讀取：

（4）打開日志進行記錄傳感器串口收發數據，方便我們等下轉化值進行比對，如下所示：

點擊Log按鈕還可以將串口收發數據保存在文件中，方便查看。

（5）完成以上設置后，即可讀取傳感器的溫度值，如下所示：

（6）執行讀取操作后，可以看到如下結果：

串口收發數據如下：

Tx:002-01 03 00 33 00 01 74 05

Rx:003-01 03 02 06 49 7A 12

根據協議文檔對上位機發送的串口數據01 03 00 33 00 01 74 05進行解析： 第一個字節01表示讀取地址為1的傳感器數據； 第二個字節03表示功能碼； 第三、第四個字節00 33表示從寄存器的地址0x0033開始讀； 第五、第六個字節00 01表示讀取寄存器的個數為1； 第七、第八個字節74 05表示CRC碼； 根據協議文檔對傳感器返回的串口數據01?03?02 06 49 7A 12進行解析： 第一個字節01表示485地址為1的傳感器進行回應； 第二個字節03表示功能碼對應3； 第三個字節02表示讀取一個寄存器對應2個字節數； 第四、第五兩個字節06 49表示寄存器地址為0x0033對應的內容，轉化為10進制等于1609，跟上位機軟件自動轉化的值一樣； 第六、第七兩個字節7A 12表示CRC碼； 2、讀取溫濕度傳感器的濕度、溫度、露點的測量值，即讀取3個寄存器地址所對應的值

（1）在上位機軟件中設置讀取傳感器的相關參數，一般根據協議文檔中說明設置，如下圖所示：

（2）開啟串口數據收發日志記錄

（3）執行讀取操作后，可以看到如下結果：

串口收發數據如下：

Tx:004-01 03 00 32 00 03 A4 04

Rx:005-01 03 06 0F 5A 06 50 00 E4 79 55

根據協議文檔對上位機發送的串口數據01 03 00 32 00 03 A4 04進行解析： 第一個字節01表示讀取地址為1的傳感器數據； 第二個字節03表示功能碼； 第三、第四個字節00 32表示從寄存器的地址0x0032開始讀； 第五、第六個字節00 03表示讀取寄存器的個數為3； 第七、第八個字節A4 04表示CRC碼； 根據協議文檔對傳感器返回的串口數據01 03 06 0F 5A 06 50 00 E4 79 55進行解析： 第一個字節01表示485地址為1的傳感器進行回應； 第二個字節03表示功能碼對應3； 第三個字節06表示讀取3個寄存器對應6個字節數； 第四、第五兩個字節0F 5A表示寄存器地址為0x0032對應的內容，轉化為10進制等于3930，跟上位機軟件自動轉化的值一樣； 第六、第七兩個字節06?50表示寄存器地址為0x0033對應的內容，轉化為10進制等于1616，跟上位機軟件自動轉化的值一樣； 第八、第九兩個字節00?E4表示寄存器地址為0x0034對應的內容，轉化為10進制等于228，跟上位機軟件自動轉化的值一樣； 第十、第十一兩個字節79 55表示CRC碼；

四、總結 到此，我們已經結合一款溫濕度傳感器的協議文檔，對它的Mudbus協議進行數據解析。其它產品的跟這個差不多，無非可能是參數指標多點。掌握其協議原理并且解析，可以有助于我們排查問題。比如客戶反饋溫濕度的值不準了，我們第一時間只能通過協議抓包解析，看看它底端的原始值是多少，才能知道不準的根本原因。 關于Mudbus協議數據轉化，我們經常在16進制與10進制之間進行轉化，下面給大家附上一些在線轉換工具網址。 https://jisuan5.com/hexadecimal-to-decimal/

審核編輯：黃飛

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