Modbus基础知识概念

Modbus通信协议由Modicon公司（现在的施耐德电气Schneider Electric）于1979年为可编程逻辑控制（即PLC）通信而发表。目前，Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准，并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus作为目前工业领域应用最广泛的协议，与其他通信协议相比，有以下特点：

Modbus协议标准开放、公开发表且无版权要求。
Modbus协议支持多种电气接口，包括RS232、RS485、TCP/IP等，还可以在各种介质上传输，如双绞线、光纤、红外、无线等。
Modbus协议消息帧格式简单、紧凑、通俗易懂。用户理解和使用简单，厂商容易开发和集成，方便形成工业控制网络 Modbus协议是一种应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型，协议本身并没有定义物理层，只是定义了控制器能够认识和使用的消息结构。

Modbus协议使用串口传输时可以选择RTU或ASCII模式，并规定了消息、数据结构、命令和应答方式并需要对数据进行校验。

ASCII 模式采用LRC校验，RTU模式采用16 位CRC校验，通过以太网传输时使用TCP，这种模式不使用校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。

Modbus协议规定了4个存储区，这里以常用的5段长度进行说明，如下表所示：

Modbus协议同时规定了二十几种功能码，但是常用的只有8种，用于针对上述存储区的读写，如下表所示：

工欲善其事，必先利其器，Modbus学习配合相关的调试软件，可以达到事半功倍的效果。

Modbus学习必备的三大神器分别是Modbus Poll、Modbus Slave及VSPD，Modbus Poll软件主要用于仿真Modbus主站或Modbus客户端，Modbus Slave软件主要用于仿真Modbus从站或Modbus服务器，而VSPD全称Configure Virtual Serial Port Driver，是用来给电脑创建虚拟串口使用的。

ModbusRTU/ASCII协议分析

ModbusRTU与ModbusASCII在报文数据发送格式上几乎一样，但也存在一些区别，具体体现在：

1、ModbusASCII有开始字符(:)和结束字符(CR LF)，可以作为一帧数据开始和结束的标志，而ModbusRTU没有这样的标志，需要用时间间隔来判断一帧报文的开始和结束，协议规定的时间为3.5个字符周期，就是说一帧报文开始前，必须有大于3.5个字符周期的空闲时间，一帧报文结束后，也必须要有3.5个字符周期的空闲时间否则就会出现粘包的情况。

注意：针对3.5个字符周期，其实是一个具体时间，但是这个时间跟波特率相关。在串口通信中，1个字符包括1位起始位、8位数据位（一般情况）、1位校验位（或者没有）、1位停止位（一般情况下），因此1个字符包括11个位，那么3.5个字符就是38.5个位，波特率表示的含义是每秒传输的二进制位的个位，因此如果是9600波特率，3.5个字符周期=1000/9600*38.5=4.01ms。

2、两者校验方式不同，ModbusRTU是CRC循环冗余校验，ModbusASCII是LCR纵向冗余校验。

3、在Modbus标准中，RTU是必须要求的，而ASCII是可选项，即作为一个Modbus通信设备可以只支持RTU，也可以同时支持RTU和ASCII，但不能只支持ASCII。

下面针对具体报文进行分析，Modbus协议在串行链路上的报文格式如下所示：