Modbus是工业领域应用最广泛的通信协议
主从架构
Modbus 采用主从（Master/Slave）架构。一个主设备可以与多个从设备通信，从设备之间不直接通信。主设备发出命令，从设备响应。
传输方式
Modbus 协议支持以下三种主要传输方式
1. Modbus RTU：基于串行通信的 Modbus 变体，通常使用 RS-232 或 RS-485 作为物理层。数据以二进制形式传输，具有较高的效率和较低的通信开销。
传输介质：RS-485（最常用）、RS-232（短距离）。
数据格式：二进制编码，紧凑高效。
特点：
采用主从轮询机制，支持多设备（最多 247 个从站）。
需配置波特率（如 9600、19200 bps）、数据位（8位）、校验位（无/奇/偶）、停止位（1/2位）。
抗干扰能力强，适合工业环境。
2、Modbus ASCII：另一种基于串行通信的变体，数据以 ASCII 字符形式传输，便于调试，但效率较低。
3、Modbus TCP/IP：基于以太网的 Modbus 变体，通过 TCP/IP 协议进行传输，适用于现代网络环境。
传输介质：以太网（TCP/IP 协议）。
数据格式：基于 TCP 封装的 Modbus 协议（端口号默认 502）。
特点：
支持高速、远距离通信（跨网络）。
无需校验位（由 TCP 保证可靠性），主从地址由 IP 区分。
常见功能码
读取数据的功能码：
01（读线圈）：读取开关量状态。
02（读离散输入）：读取外部开关信号。
03（读保持寄存器）：读取设备的配置参数。
04（读输入寄存器）：读取设备实时测量数据。
写入数据的功能码：
05（写单个线圈）：控制一个开关量的状态。
06（写单个保持寄存器）：调整单个参数值。
15（写多个线圈）：一次性控制多个开关量。
16（写多个保持寄存器）：同时修改多个参数值。
ModbusRTU的通用报文格式如下：
【1】从站地址：这个报文发送给谁或来自于谁。
【2】功能码：要干什么，读/写/线圈/寄存器。
【3】数据部分：配合功能码提供对应的参数。
【4】校验部分：保证报文的正确性和完整性。
通信流程
主站负责向从站发送请求（如读取数据、写入数据）
从站在收到主站的命令时回复数据。
典型通信步骤（以 Modbus RTU 为例）
1、主站发送请求
包含：从站地址（1-247）、功能码（如 0x03 读保持寄存器）、起始地址、数据长度、CRC 校验。
示例（读取从站 0x01 的保持寄存器 40001，即地址 0x0000）：
01 03 00 00 00 01 84 0A
2、从站解析并响应
如果成功，返回：从站地址、功能码、数据字节数、数据、CRC。
示例（返回寄存器 40001 的值 0x00A5）：
01 03 02 00 A5 F8 4B
3、主站处理数据
调试工具
主站模拟：Modbus Poll、QModMaster
从站模拟：Modbus Slave
以Modbus TCP/IP为例用调试工具调试：
解析通信报文示例
示例报文（Tx:070）
01 64 00 00 00 06 01 03 00 00 00 0A
逐字段解析
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字节位置
|
字段
|
值（Hex）
|
说明
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1-2
|
事务标识
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01 64
|
Transaction ID = 356
|
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3-4
|
协议标识
|
00 00
|
Modbus TCP 固定值
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|
5-6
|
长度
|
00 06
|
后续字节数（6字节）
|
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7
|
单元标识
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01
|
从站地址 = 1
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|
8
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功能码
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03
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读保持寄存器（功能码03）
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9-10
|
起始地址
|
00 00
|
起始寄存器地址 = 0（对应40001）
|
|
11-12
|
寄存器数量
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00 0A
|
读取10个寄存器（40001-40010）
|
请求总结
- 主站请求读取
从站1 的保持寄存器 40001-40010（共10个寄存器）。
响应报文（Rx）解析
示例报文（Rx:071）
01 64 00 00 00 17 01 03 14 00 02 00 5A 00 6A 1F 42 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 17
逐字段解析
|
字节位置
|
字段
|
值（Hex）
|
说明
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|
1-2
|
事务标识
|
01 64
|
Transaction ID = 356（与Tx匹配）
|
|
3-4
|
协议标识
|
00 00
|
Modbus TCP 固定值
|
|
5-6
|
长度
|
00 17
|
后续字节数（23字节）
|
|
7
|
单元标识
|
01
|
从站地址 = 1
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|
8
|
功能码
|
03
|
读保持寄存器（功能码03）
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9
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字节计数
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14
|
返回数据字节数 = 20（10寄存器×2字节）
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10-29
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寄存器数据
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00 02...
|
10个寄存器的值（见下表）
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寄存器数据解析（大端格式）
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寄存器地址
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值（Hex）
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十进制值
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40001
|
00 02
|
2
|
|
40002
|
00 5A
|
90
|
|
40003
|
00 6A
|
106
|
|
40004
|
1F 42
|
8002
|
|
40005-40010
|
00 00
|
0
|
