Modbus RTU 功能码解析

Modbus简介

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。

当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。

协议在一根通讯线上使用应答式连接（半双工），这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备（从机），然后，在相反的方向上终端设备发出的应答信号传输给主机。 协议只允许在主计算机和终端设备之间，而不允许独立的设备之间的数据交换，这就不会在使它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。

Modbus具有以下几个特点

标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。

Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。

Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。

简单列举 Modbus 功能码

功能码	名称	作用
01	读取线圈状态	取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF)
02	读取输入状态	取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF)
03	读取保持寄存器	在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值
04	读取输入寄存器	在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值
05	强置单线圈	强置一个逻辑线圈的通断状态
06	预置单寄存器	把具体二进值装入一个保持寄存器
07	读取异常状态	取得8个内部线圈的通断状态，这8个线圈的地址由控制器决定，用户逻辑可以将这些线圈定义，以说明从机状态，短报文适宜于迅速读取状态
08	回送诊断校验	把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴
09	编程（只用于484）	使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑
10	控询（只用于484）	可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是否已完成其操作任务，仅在含有功能码9的报文发送后，本功能码才发送
11	读取事件计数	可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应答产生通信错误时
12	读取通信事件记录	可是主机检索每台从机的ModBus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出有关错误
13	编程（184/384 484 584）	可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑
14	探询（184/384 484 584）	可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能13的报文发送后，本功能码才得发送
15	强置多线圈	强置一串连续逻辑线圈的通断
16	预置多寄存器	把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器
17	报告从机标识	可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态
18	（884和MICRO 84）	可使主机模拟编程功能，修改PC状态逻辑
19	重置通信链路	发生非可修改错误后，是从机复位于已知状态，可重置顺序字节
20	读取通用参数（584L）	显示扩展存储器文件中的数据信息
21	写入通用参数（584L）	把通用参数写入扩展存储文件，或修改之
22～64	保留作扩展功能备用
65～72	保留以备用户功能所用	留作用户功能的扩展编码
73～119	非法功能
120～127	保留	留作内部作用
128～255	保留	用于异常应答

Modbus-RTU 功能码解析

  Modbus协议包括RTU、ASCII、TCP。其中MODBUS-RTU最常用，比较简单，在单片机上很容易实现。

1 功能码“02”：读1路或多路开关量状态输入
例如：主机要读取地址为01，开关量DI1—DI4的输入状态。
从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：



主机发送的报文格式：



从机（PDM）响应返回的报文格式：



2 功能码“01”：读1路或多路开关量输出状态
例如：主机要读取地址为01，开关量DO1，DO2的输出状态。
从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：



主机发送的报文格式：



从机（PDM）响应返回的报文格式：



3 功能码“03”：读多路寄存器输入
例如：主机要读取地址为01，起始地址为0116的3个从机寄存器数据。
从机（PDM）数据寄存器的地址和数据为：



主机发送的报文格式：



从机（PDM）响应返回的报文格式：



4 功能码“05”：写1路开关量输出（“遥控”）
例1：开关量输出点DO1，其当前状态为“分”，主机要控制该路继电器“合”。
控制命令为：“FF00”为控制继电器“合”；“0000”为控制继电器“分”；
主机发送的报文格式：



从机（PDM）响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。
例2：开关量输出点DO2，其当前状态为“合”，主机要控制该路继电器“分”。
主机发送的报文格式：



从机（PDM）响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。

5 功能码“06”：写单路寄存器
例如：主机要把数据07D0，保存到地址为002C的从机寄存器中去（从机地址码为01）。
通讯数据保存结束后，地址为002C的PDM表原存储信息为：



主机发送的报文格式：



从机（PDM）响应返回的报文格式：
与主机发送的报文格式及数据内容完全相同。

6功能码“10”：写多路寄存器
主机利用这个功能码把多个数据保存到PDM表的数据存储器中去。

Modbus通讯规约中的寄存器指的是16位（即2字节），并且高位在前。这样PDM的存储器都是二个字节。由于Modbus通讯规约允许每次最多保存60个寄存器，因此PDM一次也最多允许保存60个数据寄存器。
例如：主机要把0064，0010保存到地址为002C，002D的从机寄存器中去（从机地址码为01）。通讯数据保存结束后，地址为002C/002D的PDM表内存储信息为：



主机发送的报文格式：



从机（PDM）响应返回的报文格式：



Modbus功能码先聊到这里，最近正在stm32做modbus数据传输，后面再和大家讨论下modbus具体的使用。欢迎大家再留言区批评指正！