Modbus通信协议简介

　　Modbus协议，首先从字面理解它包括Mod和Bus两部分，首先它是一种bus，即总线协议，和I2C、SPI类似，总线就意味着有主机，有从机，这些设备在同一条总线上。

　　Modbus支持单主机，多个从机，最多支持247个从机设备。关于Mod，因为这种协议最早被用在PLC控制器中，准确的说是Modicon公司的PLC控制器，这也是Mod-Bus名称的由来。

　　Modbus在7层OSI参考模型中属于第七层应用层，数据链路层有两种：基于标准串口协议和TCP协议，物理层可使用3线232、2线485、4线422，或光纤、网线、无线等多种传输介质。

　　Modbus协议是一种请求/应答方式的交互过程，主机主动发起通讯请求，从机响应主机的请求，从机在没有收到主机的请求时，不会主动发送数据，从机之间不会进行通讯。

Modbus通信协议特点

(1) 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。

(2) 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。

(3) 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。

Modbus4种数据类型

　　Modbus协议规定，进行读写操作的数据类型，按照读写属性和类型可分为以下4种：

1．离散量输入（Discretes Input）：1位，只读；

2．线圈（Coils）：1位，读写；

3．输入寄存器（Input Registers ）：16位，只读；

4．保持寄存器（Holding Registers）：16位，读写。

Modbus协议版本

　　Modbus协议目前存在用于串口、以太网以及其他支持互联网协议的网络的版本。

　　大多数Modbus设备通信通过串口485物理层进行。

　　对于串行连接，存在两个变种，它们在数值数据表示不同和协议细节上略有不同。Modbus RTU是一种紧凑的，采用二进制表示数据的方式，Modbus ASCII是一种人类可读的，冗长的表示方式。这两个变种都使用串行通信（serial communication）方式。RTU格式后续的命令/数据带有循环冗余校验的校验和，而ASCII格式采用纵向冗余校验的校验和。被配置为RTU变种的节点不会和设置为ASCII变种的节点通信，反之亦然。

　　对于通过TCP/IP（例如以太网）的连接，存在多个Modbus/TCP变种，这种方式不需要校验和计算。

　　对于所有的这三种通信协议在数据模型和功能调用上都是相同的，只有封装方式是不同的。

　　Modbus有一个扩展版本ModbusPlus（Modbus+或者MB+），不过此协议是Modicon专有的，和Modbus不同。它需要一个专门的协处理器来处理类似HDLC的高速令牌旋转。它使用1Mbit/s的双绞线，并且每个节点都有转换隔离装置，是一种采用转换/边缘触发而不是电压/水平触发的装置。连接Modbus Plus到计算机需要特别的接口，通常是支持ISA（SA85），PCI或者PMCIA总线的板卡。

　　所以当我们提及Modbus协议时，要确定是哪种模式，不同的模式之间区别还是很大的。

Modbus数据帧格式

　　首先我们要知道一帧正常的MODBUS数据帧包含的内容有：地址域 + 功能码 + 数据 + 差错校验，再者无论是上述哪种协议版本，Modbus帧格式都是一样的：

主要包括：

1．地址域：即主站要访问的从站地址，其范围0~240；

2．功能码：即主站想要对从站进行何种操作；

3．数据：如果主站的请求是读数据，那么该“数据”要包含的信息有：从哪里开始读数据 + 读多少数据。如果主站的请求是向从站写数据，那么该“数据”要包含的信息有：从哪里开始写数据 + 写多少个字节数据 + 要写的具体数据；

4．差错校验：为了保证数据传输的正确性，Modbus协议会在数据帧最后面加上两个字节的差错校验。