MODBUS_Rtu通讯（一）：数据帧格式解读

MODBUS通讯之数据帧格式解读

一.背景
之前在一个工控项目上用代码分别实现了Modbus主站和Modbus从站(注：其实官方提供有现成的MODBUS主站库代码，并且支持大多数的嵌入式平台，如果项目比较急，把官方的库代码移植，剪裁一下就可以用了，但是我发现当你对MODBUS了解的比较熟悉之后，针对你自己特定的项目/产品完全可以自己实现更加精简，高效的代码)，目前产品已经量产发布使用。现回过头来整理一下有关Modbus通讯的一些知识，打算把它写成一个系列博客，目前这是第一篇。Modbus协议包括Modbus-RTU、Modbus-ASCII、Modbus-TCP。其中MODBUS-RTU最常用，本文主要主要介绍的也是MODBUS-RTU。

二.MODBUS数据帧组成
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

三.下面逐一解释MODBUS数据帧各部分的具体含义：

（1）地址域：即主站要访问的从站地址，其范围0~247

（2）功能码：即主站想要对从站进行何种操作。
从大的方面看分为读（主站读取从站数据），写（主站向从站读取数据）
再往细分就是具体读取从站哪块区域的数据，以及具体将数据写到从站的哪块区域。操作从站不同的数据区对应有不同的功能码，在文末《MODBUS协议规范》文档中有详细介绍

（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

四.举实例详细说明主站和从站之间的数据帧交互过程
（1） 主站 请求读 从站数据：

主站向从站发送的实际请求数据帧：03 04 00 08 00 01 B0 3B （假设从站地址为03）
其中：
03：为主站要访问的域名（即从站地址，范围0~247）。
04：表示功能码。
00 08：从从站08这个地址开始读取数据。
00 01：即将读取数据的长度。
b0 3b：两个字节的校验数据。

从站接收到主站的请求数据帧之后实际的响应数据帧为：03 04 02 00 0A 40 F7
其中：
03：为从站地址即域名（即从站地址，范围0~247）。
04：表示功能码。
02：被读取数据长度（包含一个字节高8位数据，一个字节低8八位数据）
00 0A：被读取的具体数据
40 F7两个字节的校验数据

（2） 主站 请求写 从站数据：

主站向从站发送的实际请求数据帧：03 10 00 01 00 02 04 00 0A 01 02 99 88 (假设从站地址为03)
其中
03：为主站要访问的域名（即从站地址，范围0~247）。
10：功能码。
00 01：往从站01这个地址开始写数据。
00 02：寄存器数量。
04：一共写4个字节数据。
04 00 01 02：具体数据。
99 88：两个字节的校验数据。

从站接收到主站的请求数据帧之后实际的响应数据帧为：03 10 00 01 00 02 11 EA
其中
03：为从站地址即域名（即从站地址，范围0~247）。
10：功能码。
00 01：往从站01这个地址开始写数据。（原样返回/响应）
00 02：寄存器数量。（原样返回/响应）
11 EA两个字节的校验数据

以上我们介绍了Modbus数据帧 主站发送 ，从站响应 这么一个“你来我往”的实际数据帧交互过程。下一篇我们将深入到硬件层（物理层）看下数据是如何以“字节”形式进行接收的。

五.资源获取
(1)freemodbus官方库代码下载地址
(2)《MODBUS协议规范》中文版，已上传，自行下载
(3)其它参考博文