Modbus常用功能碼學習及實例

雖然MODBUS支持諸多功能碼，但其中只涉及到四種寄存器：線圈寄存器、離散輸入寄存器、保持寄存器、輸入寄存器。
只要搞清楚寄存器的本質和功能碼的聯系，其實理解功能碼就很簡單。

線圈寄存器：可以類比為開關量，每個bit都對應一個信號的開關狀態。所以一個字節可以同時控制8路的信號。比如控制外部8路io的高低。 線圈寄存器支持讀也支持寫，比如控制或者讀取電磁閥的開關志狀態。對應的功能碼有：0x01 0x05 0x0f

離散輸入寄存器：離散輸入寄存器相當于線圈寄存器的只讀模式，每個bit表示一個開關量，而他的開關量只能讀取，不能夠寫入。只能通過外部設定改變輸入狀態，比如我可以讀取外部按鍵的按下還是松開，但是控制不了按鍵。對應的功能碼有：0x02

保持寄存器：寄存器的單位不再是bit而是兩個byte，也就是可以存放具體的數據量的，并且是可讀寫的。比如我不到那可以讀取傳感器報警上限下限，也可以設置它的大小。對應的功能碼有：0x03 0x06 0x10

輸入寄存器：輸入寄存器相當于保持寄存器的只讀模式，也是只支持讀而不能寫。一個寄存器也是占據兩個字節的空間。比如通過讀取輸入寄存器獲取現在的模擬量采樣值。對應的功能碼有 0x04

MODBUS支持很多功能碼，但是在實際應用的時候常用的也就那么幾個。

上面介紹了Modbus的四個寄存器種類：線圈寄存器、離散輸入寄存器、保持寄存器、輸入寄存器，從寄存器角度理解了對應功能碼。下面列出常用功能碼，具體如下：

1.功能碼：01H 讀線圈寄存器

1）功能：讀從站線圈寄存器，位操作，可讀單個或者多個
2）主機發送指令：
主機發送數據包括：從站地址+功能碼+寄存器起始地址+寄存器數量+校驗碼
假設從站地址為0x01，線圈寄存器開始地址0x0021，結束地址0x002c，即寄存器地址范圍為：0x0021~0x0032，總共讀取12個連續線圈的狀態值，則主機發送指令如下圖所示：

3）從站響應返回：
從站響應返回數據包括：從站地址+功能碼+返回字節數+數據值+校驗碼
其中，返回數據值的每一位對應線圈狀態，線圈狀態為ON時，其值為1；狀態為OFF時，其值為0；
【數據以小端的形式進行存儲，即最低有效位存放于內存最低位地址（位于二進制的右側）。每8個位組成一個字節，當線圈的數量不是8的倍數時，剩余的位數添0補位。】

本例中讀取12個線圈，12/8商1余4，因此需要2個字節存放應答數據，返回字節數為2。
字節1存放線圈編號21~28的數值（小端字節序，線圈28的值存放在bit7，線圈21的值存放在bit0）；
字節2存放線圈編號29~32的數值，剩余位數添0補位；

上表中data1表示0x0021-0x0028的線圈狀態，data1的最低位代表最低地址的線圈狀態；
data1:0xCB=1100 1011，則data1線圈狀態如下表所示：

data2表示地址0x0030-0x0038的線圈狀態，不夠8位，字節高位填充為0。
data2：0x0B=0000 1011，則data2線圈狀態如下表所示：

2.功能碼：02H 讀離散輸入寄存器

1）功能：讀離散輸入寄存器，位操作，可讀單個或多個，類似功能碼0X01，此處省略；

3.功能碼：03H 讀保持寄存器

1）功能：讀從站保持寄存器，字節操作，可讀單個或者多個；每個保持寄存器占2個字節（16位）；
2）主機發送指令：
主機發送數據包括：從站地址+功能碼+寄存器起始地址+寄存器數量+校驗碼
假設從站地址為0x03，保持寄存器開始地址為0x003B，結束地址0x003D，即寄存器地址范圍為：0x003B~0x003D，總共讀取3個保持寄存器的數據，則主機發送指令如下圖所示：

3）從站響應返回：
從站響應返回數據包括：從站地址+功能碼+返回字節數+數據值+校驗碼

本例中讀取3個保持寄存器，每個保持寄存器占2個字節，因此需要6個字節存放應答數據，返回字節數為6。
0x003B~0x003D保持寄存器的數值如下圖所示：

4.功能碼：04H 讀輸入寄存器

1）功能：讀輸入寄存器，字節操作，可讀單個或多個，類似功能碼0X03，此處省略；

5.功能碼：05H 寫單個線圈寄存器

1）功能：對單個線圈進行寫操作，位操作，只能寫一個。寫入0xFF00表示將線圈置為ON，寫入0x0000表示將線圈置為OFF，其它值無效；
2）主機發送指令：
主機發送數據包括：從站地址+功能碼+寄存器起始地址+數據值+校驗碼
假設從站地址為0x03，線圈寄存器起始地址為0x0032，要將其設置為ON，則主機發送指令如下表所示：

3）從站響應返回：
從站應答數據包括：從站地址+功能碼+寄存器地址+寫入值+校驗碼
如果數據成功寫入，則應答數據與請求數據一樣，如下表所示：

6.功能碼：06H 寫單個保持寄存器|

1）功能：對單個保持寄存器進行寫操作，字節操作，只能寫一個。
2）主機發送指令：
主機發送數據包括：從站地址+功能碼+寄存器起始地址+數據值+校驗碼
假設從站地址為0x01，線圈寄存器起始地址為0x0048，寫入數值為0x1234，則主機發送指令如下表所示：

3）從站響應返回：
從站應答數據包括：從站地址+功能碼+寄存器地址+寫入值+校驗碼
如果數據成功寫入，則應答數據與請求數據一樣。