Modbus软件开发实战指南 之 开发自己的Modbus Poll工具 - 3

Modbus-RTU

一、数据分析
两个设备（单片机）通讯，用的是Modbus协议。
在单片机中拿出一部分内存（RAM）进行两个设备通讯，例如：




说明：

OX[20] 代表是输出线圈，用功能码 0x01，0x05，0x0F 访问， 开头地址是 0 （这个后续说明）
IX[20] 代表是输入线圈，用功能码 0x02 访问，开头地址是 1 （这个后续说明）
另外两个一样的道理。
注意：所谓的“线圈”“寄存器”就是“位变量”“16位变量”。之所以称“线圈”因为Modbus最初是施耐德公司为其PLC制定的一种通讯协议很自然Modbus协议中的很多术语是和PLC中的术语相关的。
二、报文分析

简单分析一条Modbus-RTU报文，例如：01 06 00 01 00 17 98 04

01 06 00 01 00 17 98 04
从机地址 功能号 数据地址 数据 CRC校验

这一串数据的意思是：把数据 0x0017(十进制23) 写入 1号从机地址 0x0001数据地址。

一个报文就是一帧数据，一个数据帧就一个报文： 指的是一串完整的指令数据，就像上面的一串数据。

98 04是它前面的数据（01 06 00 01 00 17）通过一算法（见附录2）计算出来的结果，其实就像是计算累加和那样（就是010600010017加起来的值，它的算法就是加法运算）

1、主机对从机写操作

如果单片机接收到一个报文那么就对报文进行解析执行相应的处理，如上面报文：

01 06 00 01 00 17 98 04
从机地址 功能号 数据地址 数据 CRC校验

假如本机地址是 1 ，那么单片机接收到这串数据根据数据计算CRC校验判断数据是否正确，如果判断数据无误，则结果是：
HoldDataReg[1] = 0x0017;
Modbus主机就完成了一次对从机数据的写操作，实现了通讯。

2、主机对从机读操作

主机进行读HoldDataReg[1] 操作，则报文是：

01 03 00 01 00 01 D5 CA

从机地址 功能号 数据地址 读取数据个数 CRC校验

那么单片机接收到这串数据根据数据计算CRC校验判断数据是否正确，如果判断数据无误，则结果是：返回信息给主机，返回的信息也是有格式的：

返回内容：

01 03 02 0017 F8 4A

从机地址 功能号 数据字节个数 两个字节数据 CRC校验

Modbus主机就完成了一次对从机数据的读操作，实现了通讯。

三、Modbus报文模型

以上了解到了Modbus的一帧报文是如何通讯的，其实每个报文的格式都基本一样的。





ADU： 应用数据单元
PDU： 协议数据单元

四、Modbus数据模型







五、Modbus事务处理

下列状态图描述了在服务器侧Modbus事务处理的一般处理过程。





六、Modbus请求与响应

看Modbus协议手册，中文第 10 页开始，英文第 24 页开始。手册非常详细举例说明了Modbus协议各个功能号的请求与响应。

Modbus任务处理函数（在单片机上实现过程）





函数中，RcvBuf 为串口接收缓冲区，如果接收了一个报文则，RcvBuf[0] 为从机地址，RcvBuf[0] 为MODBUS功能号。根据功能号做出响应，而具体的操作根据功能号在各自的函数中执行，相当于解析接收到的数据。

附录1：Modbus-RTU功能码
最常用功能码：
下面“线圈”“寄存器”其实分别直的就是“位变量”“16位变量”
01 (0x01) 读线圈
02 (0x02) 读离散量输入
03 (0x03) 读保持寄存器
04(0x04) 读输入寄存器
05 (0x05) 写单个线圈
06 (0x06) 写单个寄存器
15 (0x0F) 写多个线圈
16 (0x10) 写多个寄存器





附录2：CRC Generation





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