Modbus 协议命令帧
一、 Rtu 命令帧（注意CRC校验的高低字节，实际算法有可能有区别）
1、 读取继电器状态（单个和多个）
发送命令帧：（地址从0开始计算）
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据量H |
数据量L |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
1H |
HoldStart |
DataNum |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：8个字节
设备地址：1～247
功 能 码：1H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关(以位为单位)
数 量：1～122 具体范围与相关设备有关(以位为单位）
校 验 码：CRC16校验
返回命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
数据量 |
数据1 |
数据N |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
1 H |
返回数据的字节数N |
Data (1～N) |
CRC高位 |
CRC低位 |
|
帧 长 度：5＋N 个字节
设备地址：1～247
功 能 码：1H
数 据 量：实际的读取数据数量
数 据：返回数据的意义(仅示意，不是严格意义上的公式)
a＝(HoldStart +DataNum)/8
b＝(HoldStart +DataNum) Mod 8 (对8取余数)
| Qa.b |
Qa.b＋1Bit |
… |
Qa.b＋7Bit |
Qa.b＋8Bit |
…Qa.b+N*8+xBit |
| Data(1).0 bit |
Data(1).1 bit |
… |
Data(1).7 bit |
Data(2).0 bit |
…Data(N).x bit |
校 验 码：CRC16校验
命令有误：
1) 没有任何返回
2) 返回异议帧
| 设备地址 |
功能码 |
错误信息 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
81 H |
一个字节的错误信息 |
CRC高位 |
CRC低位 |
2、 读取开关量输入（单个和多个）
发送命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据量H |
数据量L |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
2 H |
HoldStart |
DataNum |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：8个字节
设备地址：1～247
功 能 码：2H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 量：1～65535 具体范围与相关设备有关
校 验 码：CRC16校验
返回命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
数据量 |
数据1 |
数据N |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
2 H |
返回数据的字节数N |
Data (1～N) |
CRC高位 |
CRC低位 |
|
帧 长 度：5＋N 个字节
设备地址：1～247
功 能 码：2H
数 据 量：实际的读取数据数量
数 据：返回数据的意义
a＝DataNum/8
b＝DataNum Mod 8 (对8取余数)
| Ia.b |
Ia.b＋1Bit |
… |
Ia.b＋7Bit |
Ia.b＋8Bit |
…Ia.b+N*8+xBit |
| Data(1).0 bit |
Data(1).1 bit |
… |
Data(1).7 bit |
Data(2).0 bit |
…Data(N).x bit |
校 验 码：CRC16校验
命令有误：
1) 没有任何返回
2) 返回异议帧
| 设备地址 |
功能码 |
错误信息 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
82 H |
一个字节的错误信息 |
CRC高位 |
CRC低位 |
3、 读取保持寄存器（单个和多个，以字为最小单位）
发送命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据量H |
数据量L |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
3 H |
HoldStart |
DataNum |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：8个字节
设备地址：1～247
功 能 码：3H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 量：1～65535 具体范围与相关设备有关
校 验 码：CRC16校验
返回命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
数据量 |
数据1 |
数据N |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
3 H |
返回数据的字节数N |
Data (1～N) |
CRC高位 |
CRC低位 |
|
帧 长 度：5＋N 个字节
设备地址：1～247
功 能 码：3H
数 据 量：实际的读取数据数量
数 据：返回数据的意义
a＝HoldStart
n= DataNum－1
| VW a （VB a） |
VWa（VB a+1） |
… |
VW a+n（VB a+n） |
VWa+n（VB a+n+1） |
| Data（1） |
Data(2) |
… |
Data(N-1) |
Data(N) |
校 验 码：CRC16校验
命令有误：
1) 没有任何返回
2) 返回异议帧
| 设备地址 |
功能码 |
错误信息 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
83 H |
一个字节的错误信息 |
CRC高位 |
CRC低位 |
4、 读取模拟量输入（单个和多个，以字为最小单位）
发送命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据量H |
数据量L |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
4 H |
HoldStart |
DataNum |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：8个字节
设备地址：1～247
功 能 码：4H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 量：1～65535 具体范围与相关设备有关
校 验 码：CRC16校验
返回命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
数据量 |
数据1 |
数据N |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
4 H |
返回数据的字节数N |
Data (1～N) |
CRC高位 |
CRC低位 |
|
帧 长 度：5＋N 个字节
设备地址：1～247
功 能 码：4H
数 据 量：实际的读取数据数量
数 据：返回数据的意义
a＝HoldStart
n= DataNum－1
| AIW a 高位 |
AIW a 低位 |
… |
AIW a+n 高位 |
AIW a+n 低位 |
| Data（1） |
Data(2) |
… |
Data(N-1) |
Data(N) |
校 验 码：CRC16校验
命令有误：
1) 没有任何返回
2) 返回异议帧
| 地址 |
功能码 |
错误信息 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
84 H |
一个字节的错误信息 |
CRC高位 |
CRC低位 |
5、 设置继电器（单个，数据FF为置位，数据00为复位）
发送命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据 |
数据 |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
5 H |
HoldStart |
置位FF / 复位00 |
0 |
CRC高位 |
CRC低位 |
|
帧 长 度：8个字节
设备地址：1～247
功 能 码：5H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 据：FF00H 为置位，0000H 为复位
校 验 码：CRC16校验
返回命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据 |
数据 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
5 H |
HoldStart |
置位FF / 复位00 |
0 |
CRC高位 |
CRC低位 |
|
帧 长 度：8个字节
设备地址：1～247
功 能 码：5H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 据：FF00H 为置位，0000H 为复位
校 验 码：CRC16校验
命令有误：
1） 没有任何返回
1) 返回异议帧
| 地址 |
功能码 |
错误信息 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
85 H |
一个字节的错误信息 |
CRC高位 |
CRC低位 |
6、 设置保持寄存器（单个，以字为最小单位）
发送命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据H |
数据L |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
6 H |
HoldStart |
Data |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：8个字节
设备地址：1～247
功 能 码：6H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 据：两个字节的数据
校 验 码：CRC16校验
返回命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据H |
数据L |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
6 H |
HoldStart |
Data |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：8个字节
设备地址：1～247
功 能 码：6H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 据：两个字节的数据
校 验 码：CRC16校验
命令有误：
1） 没有任何返回
1) 返回异议帧
| 设备地址 |
功能码 |
错误信息 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
86 H |
一个字节的错误信息 |
CRC高位 |
CRC低位 |
7、 设置继电器（多个，以字节边界开始如Q0.0、Q2.0等）
发送命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据量H |
数据量L |
数据字节数 |
具体 数据 |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
F H |
HoldStart(8的倍数) |
DataNum(8的倍数) |
bytN |
1～bytN |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：9＋bytN 个字节
设备地址：1～247
功 能 码：FH
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关(以位为单位)
数 量：1～122 具体范围与相关设备有关(以位为单位）
字 节 数：设置的字节个数 bytN= DataNum\8
数 据：具体的字节数据
校 验 码：CRC16校验
返回命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据量H |
数据量L |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
F H |
HoldStart(8的倍数) |
DataNum(8的倍数) |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：8 个字节
设备地址：1～247
功 能 码：FH
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关(以位为单位)
数 量：1～122 具体范围与相关设备有关(以位为单位）
校 验 码：CRC16校验
命令有误：
1） 没有任何返回
2） 返回异议帧
| 地址 |
功能码 |
错误信息 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
8F H |
一个字节的错误信息 |
CRC高位 |
CRC低位 |
8、 设置保持寄存器（多个，以字为最小单位）
发送命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据量H |
数据量L |
数据字节数 |
具体 数据 |
CRC H |
CRC L |
| Addr0 |
10 H |
HoldStart |
DataNum |
bytN |
1～bytN |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：9＋bytN 个字节
设备地址：1～247
功 能 码：10H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 量：1～122 具体范围与相关设备有关
字 节 数：设置的字节个数 bytN= DataNum×2
数 据：具体的字节数据
校 验 码：CRC16校验
返回命令帧：
| 设备地址 |
功能码 |
地址H |
地址L |
数据量H |
数据量L |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
10 H |
HoldStart |
DataNum |
CRC高位 |
CRC低位 |
||
帧 长 度：8 个字节
设备地址：1～247
功 能 码：10H
数据地址：0～65535 具体范围与相关设备有关
数 量：1～122 具体范围与相关设备有关
校 验 码：CRC16校验
命令有误：
3） 没有任何返回
4） 返回异议帧
| 地址 |
功能码 |
错误信息 |
CRC H |
CRC L |
| Addr1 |
90 H |
一个字节的错误信息 |
CRC高位 |
CRC低位 |
附：错误信息
** *81．非法的功能码。 ********接收到的功能码设备不支持。
**** 82．非法的数据位置。 ******指定的数据位置超出设备的范围。
**** 83．非法的数据值。 ********接收到主机发送的数据值超出设备相应地址的数据范围
二、 TCP 命令帧
默认服务端口502
| 计数 |
未定义 |
帧长 |
| 2Byte |
2个0 |
2Byte |
计数：二个字节，内容任意，注意返回帧返回的计数与发送帧的计数相同
帧长：二个字节，从设备地址开始算起的命令帧长度（RTU命令帧去掉校验后的长度）
说明：TCP和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上6个字节的数据（如上表所示）并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。
MBAP Header长度共7个字节，分别为Transaction identifier(事务标识符),Protocol identifier(协议标识符),Length(长度), Unitidentifier(单元标识符)组成，具体如下表所示：(工控网获知)
| 字 段 |
长 度 |
描 述 |
客 户 端 |
服 务 端 |
| 事务标识符 |
2 Bytes |
标示一个MODBUS请求/响应事务 |
由客户端初始化 |
从接收到的请求数据帧中复制 |
| 协议标识符 |
2 Bytes |
0 = MDOBUS协议 |
由客户端初始化 |
从接收到的请求数据帧中复制 |
| 长 度 |
2 Bytes |
下列各项的字节数 |
由客户端初始化(请求) |
由服务端初始化(响应) |
| 单元标识符 |
1 Bytes |
标示一个已连接在串行线或 其他总线的远程从站连接 |
由客户端初始化 |
从接收到的请求数据帧中复制 |
三、 ASCII 命令帧
下表是ASCII协议和RTU协议进行的比较：
| 协议 |
开始标记 |
结束标记 |
校验 |
传输效率 |
程序处理 |
| ASCII |
:（冒号） |
CR,LF |
LRC |
低 |
直观，简单，易调试 |
| RTU |
无 |
无 |
CRC |
高 |
不直观，稍复杂 |
通过比较可以看到，ASCII协议和RTU协议相比拥有开始和结束标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的ASCII字符，所以进行调试时就更加的直观，另外它的LRC校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的ASCII字符，RTU传输的数据每一个字节ASCII都要用两个字节来传输，比如RTU传输一个十六进制数0xF9,ASCII就需要传输’F’’9’的ASCII码0x39和0x46两个字节，这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU协议。
下面对两种协议的校验进行一下介绍。
1、LRC校验
LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的过程中计算LRC，并将它和接收到消息中LRC域中的值比较，如果两值不等，说明有错误。
LRC校验比较简单，它在ASCII协议中使用，检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加1即可。下面是它的VC代码：
BYTE GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)//获得校验码
{
BYTE byLrc = 0;
char pBuf[4];
int nData = 0;
for(i=1; i2、CRC校验
CRC域是两个字节，包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。
CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器，然后调用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。
CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相或（OR），结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测，如果LSB为1，寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0，则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位（第8位）完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。
CRC添加到消息中时，低字节先加入，然后高字节。下面是它的VC代码：
WORD GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)//获得校验码
{
WORD wCrc = WORD(0xFFFF);
for(int i=0; i>= 1;
wCrc ^= 0xA001;
}
else
{
wCrc >>= 1;
}
}
}
return wCrc;
} 对于一条RTU协议的命令可以简单的通过以下的步骤转化为ASCII协议的命令：
1、 把命令的CRC校验去掉，并且计算出LRC校验取代。
2、 把生成的命令串的每一个字节转化成对应的两个字节的ASCII码，比如0x03转化成0x30,0x33（0的ASCII码和3的ASCII码）。
3、 在命令的开头加上起始标记“:”，它的ASCII码为0x3A。
4、 在命令的尾部加上结束标记CR,LF（0xD,0xA），此处的CR,LF表示回车和换行的ASCII码。