1024程序员节来一篇Modbus吧，一起来深入了解Modbus的世界

r囧r小猫 2024-02-21 11:21 51阅读 0赞

> Modbus是一种工业通信协议，用于在不同设备之间传递数据。它是一个开放的协议，由Modicon公司于1979年开发。现在，Modbus已经成为工业自动化领域最流行的通信协议之一。

#### 文章目录 ####

*   *  1. 什么是Modbus?
     *  2. Modbus的三种变体
     *   *  (1) Modbus RTU
         *  (2) Modbus ASCII
         *  (3) Modbus TCP/IP
 *  总结

### 1. 什么是Modbus? ###

顾名思义，它是一个**Bus**，即总线协议。比如串口协议、IIC协议、SPI都是通信协议。你接触到这种协议，相信你所处的行业是工业电子方面或者你的产品用于工业。

![在这里插入图片描述][e64836b7d4f247f49dee6728b8d3194f.png_pic_center]

好了，现在知道了大概知道了，这是一个总线协议，是一个Mod什么的公司发表的一个通信协议。那为什么要用这个呢? 答案就是他们都在用，你就得学，啊哈哈!

正经的说，它被工业领域所接受的原因是它具备一下三个优点：

>  *  公开发表并且无版权要求

>  *  易于部署和维护

>  *  对供应商来说，修改移动本地的比特或字节没有很多限制

简单的概括,就是免费+简单+方便修改!

**归纳：Modbus就是一种用在工业上的简单协议!**

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### 2. Modbus的三种变体 ###

大致分为以下几种:

>  *  **Modbus-RTU**

>  *  **Modbus-ASCII**

>  *  **Modbus-TCP**

以上三种协议，一个设备只会有一种协议，如果你的设备使用的是Modbus-RTU，只需查看以下对应部分，一般来说大部分的设备都是Modbus-RTU协议的。

设备必须要有RTU协议！这是Modbus协议上规定的，且默认模式必须是RTU，ASCII作为选项。（也就是说，一般的设备只有RTU这个协议，ASCII一般很少）所以说，一般学习Modbus协议，只需要了解RTU的协议，ASCII作为学习的了解就足够了。

#### (1) Modbus RTU ####

Modbus RTU是Modbus协议的最常见变体之一。它使用二进制编码，并且数据被传输到串行通信线路上。Modbus RTU使用**RS-485**串行通信标准，这使得它非常适合用于长距离通信。

Modbus RTU的数据帧包含一个**地址**、**功能码**、**数据**和**校验**。它支持读取和写入多个寄存器或线圈，以及读取和写入单个寄存器或线圈。

1.  **起始位（Start Bit）**：一个低电平位，用于标识帧的开始。
2.  **地址位（Address）**：一个**8位**的二进制数，用于标识从站（Slave）的地址，范围**0-255**，其中有效范围是**1-247**，其他有特殊用途，比如**255是广播地址**(广播地址就是应答所有地址，正常的需要两个设备的地址一样才能进行查询和回复)。主站（`Master`）通过发送带有从站地址的帧来与特定的从站通信。
3.  **功能码（Function Code**）：一个8位的二进制数，用于标识主站要执行的操作类型。功能码定义了Modbus协议支持的各种操作，如读取寄存器、写入寄存器、读取线圈等。
4.  **数据字段（Data Field）**：一个可变长度的字段，用于存储要传输的数据。数据字段的长度取决于功能码和操作类型。
5.  **CRC校验（Cyclic Redundancy Check）**：一个**16位**的校验码，用于检测数据传输过程中是否发生了错误。CRC校验码由发送方计算，并附加在帧的末尾。接收方在接收到帧后计算CRC校验码，与接收到的校验码进行比较，以确认数据的完整性。
6.  **结束位（Stop Bit）**：一个高电平位，用于标识帧的结束。

整个Modbus RTU帧结构的长度是可变的，取决于数据字段的长度。通常情况下，一个完整的Modbus RTU帧的长度在**8**至**256**个字节之间。

在Modbus RTU网络中，主站通过发送帧来与从站进行通信。从站接收到帧后，根据帧中的地址和功能码进行相应的操作，并将结果返回给主站。通过这种帧结构，Modbus RTU实现了高效、可靠的数据传输。

Modbus RTU的优点是速度快、可靠性高、传输距离远。缺点是需要专门的硬件支持，且对于不同的设备，需要使用不同的寄存器地址。

#### (2) Modbus ASCII ####

Modbus ASCII是Modbus协议的另一种变体。它**使用ASCII编码**，并且数据被传输到串行通信线路上。Modbus ASCII也使用RS-485串行通信标准。

Modbus ASCII的数据帧包含一个**地址**、**功能码**、**数据**和**校验**。与Modbus RTU不同的是，Modbus ASCII使用可见字符来表示二进制数据。

Modbus ASCII的优点是易于调试和理解，缺点是速度慢、可靠性低、传输距离短。

#### (3) Modbus TCP/IP ####

Modbus TCP/IP是Modbus协议的第三种变体。它使用**TCP/IP**协议进行通信，因此可以通过以太网进行通信。

Modbus TCP/IP的数据帧包含一个**TCP头**、**Modbus头**、**数据**和**校验和**。它支持读取和写入多个寄存器或线圈，以及读取和写入单个寄存器或线圈。

Modbus TCP/IP的优点是速度快、可靠性高、传输距离远。缺点是需要网络支持，且对于不同的设备，需要使用不同的寄存器地址。

## 总结 ##

Modbus协议是工业自动化领域最流行的通信协议之一。它有三种不同的变体：Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP/IP。这些变体的主要区别在于它们的物理层和传输方式。Modbus RTU和Modbus ASCII使用串行通信标准进行通信，而Modbus TCP/IP使用TCP/IP协议进行通信。Modbus RTU和Modbus ASCII的优点是速度快、可靠性高，缺点是需要专门的硬件支持和对不同设备使用不同的寄存器地址。Modbus TCP/IP的优点是速度快、可靠性高、传输距离远，缺点是需要网络支持和对不同设备使用不同的寄存器地址。

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