一、簡(jiǎn)介

ModBus是Modicon公司為其PLC通訊而開發(fā)的一種通訊協(xié)議。如今Modicon公司已經(jīng)被施耐德收購(gòu)成為了施耐德旗下品牌。從1979年問(wèn)世至今，已經(jīng)成為工業(yè)通訊領(lǐng)域的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。
ModBus具有兩種串行傳輸模式，ASCII 和 RTU。它們定義了數(shù)據(jù)如何打包、解碼的不同方式。支持 Modbus 協(xié)議的設(shè)備一般都支持 RTU 格式。通信雙方必須同時(shí)支持上述模式中的一種。

二、寄存器類型

MODBUS寄存器分類

線圈寄存器：實(shí)際上可以表示一個(gè)開關(guān)量，線圈操作位（bit）一個(gè)bit對(duì)應(yīng)一個(gè)開關(guān)信號(hào)，即(0/false，1/true)，每個(gè)byte字節(jié)就能代表8個(gè)的位的開關(guān)信號(hào)，線圈寄存器支持讀和寫，Modbus的功能碼又能對(duì)線圈的單個(gè)或多個(gè)進(jìn)行一個(gè)讀取寫入操作，其實(shí)就是在操作字節(jié)的位。實(shí)對(duì)應(yīng)上面的功能碼也就是：0x01 0x05 0x0f

離散輸入寄存器：離散輸入寄存器就相當(dāng)于線圈寄存器的只讀模式，功能跟上面基本一致，除了不能寫入。所以功能碼也簡(jiǎn)單就一個(gè)讀的 0x02

保持寄存器：保持寄存器是對(duì)字節(jié)進(jìn)行的操作，每?jī)蓚�(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)寄存器，支持讀取和寫入。功能碼有對(duì)應(yīng)的三個(gè)：0x03 0x06 0x10

輸入寄存器：，這個(gè)和保持寄存器類似，但是也是只支持讀而不能寫。一個(gè)寄存器地址是占據(jù)兩個(gè)byte的空間，也就是16個(gè)位。對(duì)應(yīng)的功能碼也就一個(gè) 0x04

言外之話：
當(dāng)需要對(duì)保持寄存器操作時(shí)，不同的數(shù)據(jù)類型占據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度其實(shí)是不一致的，一個(gè)寄存器地址占兩個(gè)字節(jié)16位代表的只是一個(gè)單精度的數(shù)據(jù)。如C#的數(shù)據(jù)類型占據(jù)的長(zhǎng)度如下
 
C# 數(shù)據(jù)類型和字節(jié)長(zhǎng)度
所以在讀取寫入保持寄存器的時(shí)候不同類型需要讀取不同長(zhǎng)度的字節(jié)才能拿到對(duì)應(yīng)類型的值，寫入的時(shí)候同理。如（int類型讀取2個(gè)數(shù)量為int的時(shí)候需要乘以2，也就是讀取4個(gè)寄存器才能拿到兩個(gè)int類型的數(shù)據(jù)）

三、MODBUS常用功能碼

MODBUS通訊協(xié)議格式

讀線圈寄存器——01H

從站發(fā)送讀取格式：

主站返回讀取格式：

解讀：
發(fā)送格式：
從站地址：01
功能碼：01
起始地址： 00 00
讀取數(shù)量： 00 02
CRC校驗(yàn)：BD CB
接收格式：
從站地址：01
功能碼：01
返回字節(jié)數(shù)： 01
Data數(shù)據(jù)： 00（一個(gè)byte有8個(gè)bit，讀取兩個(gè)bit返回會(huì)補(bǔ)成字節(jié)用一個(gè)byte返回讀取兩個(gè)bit就行）
CRC校驗(yàn)：BD CB

讀離散輸入狀態(tài)——02H

從站發(fā)送讀取格式：

主站返回讀取格式：

讀保持寄存器——03H

從站發(fā)送讀取格式：

主站返回讀取格式：

解析讀取返回：

為啥讀取是讀取兩個(gè)地址數(shù)量會(huì)返回四個(gè)byte字節(jié)？因?yàn)樵诒３旨拇嫫骼锩鎯蓚�(gè)字節(jié)才對(duì)應(yīng)一個(gè)寄存器，你讀取兩個(gè)寄存器地址數(shù)量就需要四個(gè)字節(jié)來(lái)表示。
注意：在解析字節(jié)的時(shí)候數(shù)據(jù)的高低位順序倒序后才能表示一個(gè)數(shù)據(jù)

讀輸入寄存器——04H

同讀取保存寄存器一樣的格式，同上

寫單個(gè)線圈——05H

主站返回讀取格式：

解析：
寫入無(wú)誤的話返回同發(fā)送指令一樣；通斷標(biāo)志為FF00H表示寫ON，0000H表示寫OFF，

寫單個(gè)保持寄存器——06H

將地址0的保存寄存器的數(shù)據(jù)設(shè)置為10（單精度）

主站返回讀取格式：
響應(yīng)：同發(fā)送指令；

寫多個(gè)線圈——0FH

主站返回讀取格式：
響應(yīng)：

返回?cái)?shù)據(jù)格式不返回Data數(shù)據(jù)

詳情：寫入數(shù)量為2的線圈，其中data1數(shù)據(jù)0x03代表0000 0011 將連續(xù)兩個(gè)線圈置為ON

寫多個(gè)保持寄存器——10H

主站返回讀取格式：
響應(yīng)：

返回?cái)?shù)據(jù)格式不返回Data數(shù)據(jù)

詳情：寫入數(shù)量為2的線圈，其中data1,data2，data3，data4數(shù)據(jù)兩個(gè)代表一個(gè)單精度數(shù)據(jù)
0C 02表示一個(gè)3074 ，12 45代表一個(gè)4677

MODBUS TCP通訊協(xié)議格式

ModbusTCP的數(shù)據(jù)幀可分為兩部分：MBAP+PDU。

| 事務(wù)處理標(biāo)識(shí)| 協(xié)議標(biāo)識(shí) | 字節(jié)長(zhǎng)度 | 單元標(biāo)識(shí)符 | 功能碼 |起始地址H | 起始地址L |數(shù)量H | 數(shù)量L

事務(wù)處理標(biāo)識(shí)： 可以理解為報(bào)文的序列號(hào)，一般每次通信之后就要加1以區(qū)別不同的通信數(shù)據(jù)報(bào)文。
協(xié)議標(biāo)識(shí)符： 00 00表示ModbusTCP協(xié)議。
字節(jié)長(zhǎng)度： 表示接下來(lái)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，單位為字節(jié)
單元標(biāo)識(shí)符： 可以理解為設(shè)備地址。

TCP跟RTU的協(xié)議格式其實(shí)基本上是一致的，只是TCP增加了報(bào)文頭MBAP，取消了RTU的從站地址跟CRC校驗(yàn)