Modbus协议的入门简介 (2) - 从Modbus RTU说起

Modbus协议的入门简介 (1) - 历史-CSDN博客

Modbus协议的入门简介 (2) - 从Modbus RTU说起-CSDN博客

1. 主从通讯模式（Master/Slave）

Modbus RTU是运行在串口上的Modbus协议，它采用了主从通讯模式。简单来说，在一条总线上，只有一个主站，可以有很多个从站。

主站可以主动地发起通讯，向从站查询自己所需要的信息，它既可以向指定的从站发送信息（每个从站都有一个地址），或者使用地址0，向所有的从站发出广播。

而从站则只能被动的反应，只能在收到主站的查询后回复信息，它不可以主动发送信息的，无论是向主站，还是向其它从站。

另外，实际上Modbus Organization在2020年时，作为技术也要政治正确的一部分，已经不再使用Master/Slave的说法了，修改为了Client/Server，所以在一些地方看到的是Modbus RTU Client和Modbus RTU Server，但由于主/从的说法仍被广泛使用，这里就仍然沿用了。在2020年的声明：

https://modbus.org/docs/Client-ServerPR-07-2020-final.docx.pdf

2. 查询和响应（Query-Response）

主从通讯模式下，采用的是查询-响应（Query-Response）的方式传递信息。简单来说，主站发出的命令被称之为查询，而从站的回复被称之为响应。

举例来说：

像是在一个教室里，老师就是主站Master，学生们就是一个个的从站Slave，每个学生都有一个自己的编号，老师会依次地向学生发问，老师的发问里就包含了学生的编号，被问到的学生则开始回答，没有被问到的学生是不可以说话的，如果被问到的学生在设定时间里没有回答，这就是超时了，那么老师也会结束这次询问并开始下一个的询问。

如下图所示，横线的上部分为主站的查询，下半部分为从站的响应：主站开始查询，被问到的从站开始响应；主站开始广播，这时是不需要响应的，主站继续开始下一次的查询，依次进行一个又一个的循环。

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这就是主从模式和查询-响应的数据交换方式，那么主站在查询，从站在响应时到底包括了哪些内容的，这就是数据帧和数据帧的解析了。以下会简单介绍Modbus RTU的数据帧的格式。

3. Modbus RTU的数据帧

Modbus RTU的数据帧格式也比较简单，无论是主站的查询，还是从站的应答都包括了一样的内容：

组成	定义	长度	解释
1	从站地址	1 字节	0: 广播（所有从站） 1–247: 从站地址
2	功能码	1 字节	功能码用于指示读或者写的操作
3	数据	n 字节	对于读或者写的操作，给出其具体的命令的内容
4	校验	2 字节	CRC16，用于校验数据帧是否正常

注意：主站是没有地址的，地址0是留给广播用的。

简单来说：

主站发出查询命令，会指定要查询的是哪个从站（从站地址），会告诉从站主站是要读数据还是要写数据（功能码），想要读写的数据的寄存器地址和数据（数据），最后给出校验，用于从站判断数据帧是否正常（校验）。

从站的返回，也会说明是哪个从站返回的数据（从站地址），会告诉主站当时收到的功能码是多少（功能码），写入和读取的数据（数据），最后同样给出校验，用于主站判断数据帧是否正常（校验）。

关于往返的数据帧的格式的定义，我在开发时经常参考下面网站，这里针对每一个功能码，给出了很详细的例子，解释了往返数据帧里每一个字节的含义：

Data Communication Solutions | Simply Modbus Software

比如功能码FC01：

Modbus Function Code 01 | Read Coil Status | Simply Modbus Software