Modbus 协议简介
Modbus协议是一种已广泛应用于当今工业控制领域的通用通讯协议。通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络（如以太网）可以和其它设备之间进行通信。Modbus协议使用的是主从通讯技术，即由主设备主动查询和操作从设备。一般将主控设备方所使用的协议称为Modbus Master，从设备方使用的协议称为Modbus Slave。典型的主设备包括工控机和工业控制器等；典型的从设备如PLC可编程控制器等。Modbus通讯物理接口可以选用串口（包括RS232、RS485和RS422），也可以选择以太网口。
通信方式
1、以太网：对应的通信模式是Modbus TCP/IP
ModbusTCP的数据帧可分为两部分：ADU=MBAP+PDU = MBAP + 功能码 + 数据域，MBAP 7byte，功能码1byte，数据域不确定，由具体功能决定。
MBAP为报文头，长度为7字节，组成如下：
| 事务处理标识 | 协议标识 | 长度 | 单元标识符 |
| 2*8bit | 2*8bit | 2*8bit | 8bit |
| 内容 | 解释 |
|---|---|
| 事务处理标识 | 可以理解为报文的序列号，一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文 |
| 协议标识符 | 00 00表示ModbusTCP协议 |
| 长度 | 表示接下来的数据长度，单位为字节 |
| 单元标识符 | 可以理解为设备地址 |
PDU=功能码+数据域，功能码1byte，数据域不确定。
| 功能代码 | 数据数量 |
| 8bit | n |
2、异步串行传输（各种介质如有线RS-232-/422/485/；光纤、无线等）：对应的通信模式是Modbus RTU或Modbus ASCII
ASCII模式的数据帧
| 起始位 | 设备地址 | 功能代码 | 数据数量 | 数据 | LRC高字节 | LRC低字节 | 结束符 |
| ： | 2*8bit | 2*8bit | n | n*8bit | 8bit | 8bit | CR、LF（回车、换行） |
RTU模式的数据帧
| 起始位 | 设备地址 | 功能代码 | 数据数量 | 数据 | CRC低字节 | CRC高字节 | 结束符 |
| 无 | 8bit | 8bit | n | n*8bit | 8bit | 8bit | 无 |
RTU和ASCII的区别
a、RTU模式下，一个字节的数据，传输的就是一个字节。ASCII模式下，同样一个字节数据用了两个字节来传输。例如，要传输数字0x5B，RTU传输的是0101 1011（二进制），而ASCII传输的是00110101和01000010。可见，ASCII传输的速率是RTU的一半。
b、ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验。
c、ASCII有开始标记和结束标记，RTU没有
Modbus的四种数据类型
输出线圈：大小只有1bit，ON或OFF，可读可写，既可以是一个输出量输出点，也可以是数字量输入点，有效的地址范围是1-9999。
输入离散量：大小只有1bit，ON或OFF，只读，即数字量输出点，有效地址范围是10001-19999。
输入寄存器：16bit的寄存器，只读，可以用作模拟量或16位打包输入点，有效地址范围是30001-39999。
保持寄存器：16bit的寄存器，可读可写，既可以是一个模拟量或16位打包输入点，也可以是模拟量或16位打包输出点，有效地址范围是40001-49999。
在PLC或DCS上用点名标记不同的变量，在Modbus则以数据地址来标记每个点。以上所说的地址都是参考地址，而不是实际的物理地址。上述的地址是在设备中的地址，按照PLC的习惯从1开始递增，而Modbus报文中是从0开始递增。例如地址偏移为4、5、6的Holding Register，其实是指参考地址是40005、40006、40007的寄存器。
常用功能码
| 功能码 | 名称 | 功能 | 对应的地址类型 |
| 01 | 读线圈状态 | 读位（读N个bit）---读从机线圈寄存器，位操作 | 0x |
| 02 | 读输入离散量 | 读位（读N个bit）---读离散输入寄存器，位操作 | 1x |
| 03 | 读多个寄存器 | 读整型、字符型、状态字、浮点型（读N个words）---读保持寄存器，字节操作 | 4X |
| 04 | 读输入寄存器 | 读整型、状态字、浮点型（读N个words）---读输入寄存器，字节操作 | 3x |
| 05 | 写单个线圈 | 写位（写一个bit）---写线圈寄存器，位操作 | 0x |
| 06 | 写单个保持寄存器 | 写整型、字符型、状态字、浮点型（写一个word）---写保持寄存器，字节操作 | 4x |
| 0F | 写多个线圈 | 写位（写n个bit）---强置一串连续逻辑线圈的通断 | 0x |
| 10 | 写多个保持寄存器 | 写整形、字符型、状态字、浮点型（写n个word）---把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器 | 4x |
数据解析
（1）、0x01：读线圈
在从站中读1~2000个连续线圈状态，ON=1,OFF=0
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 数量H 数量L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 数据长度 数据（长度：9+ceil（数量/8）
如：在从站0x01中，读取开始地址为0x0002的线圈数据，读0x0008位----00 01 00 00 00 06 01 01 00 02 00 08
回：数据长度为0x01个字节，数据为0x01，第一个线圈为ON，其余为OFF----00 01 00 00 00 04 01 01 01 01
（2）、0x05：写单个线圈
将从站中的一个输出写成ON或OFF，0xFF00请求输出为ON,0x000请求输出为OFF
请求：MBAP 功能码 输出地址H 输出地址L 输出值H 输出值L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 输出地址H 输出地址L 输出值H 输出值L（共12字节）
如：将地址为0x0003的线圈设为ON----00 01 00 00 00 06 01 05 00 03 FF 00
回：写入成功----00 01 00 00 00 06 01 05 00 03 FF 00
（3）、0x0F：写多个线圈
将一个从站中的一个线圈序列的每个线圈都强制为ON或OFF，数据域中置1的位请求相应输出位ON，置0的位请求响应输出为OFF
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 输出数量H 输出数量L 字节长度 输出值H 输出值L（长度：13+ceil（数量/8）
响应：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 输出数量H 输出数量L（共12字节）
如：向起始地址为0x0000，数量为0x000A的线圈写入数据，字节长度为0x02，数据为0x1301----00 01 00 00 00 09 01 0F 00 00 00 0A 02 13 01
回：写入成功----00 01 00 00 00 06 01 0F 00 00 00 0A
（4）、0x02：读离散量输入
从一个从站中读1~2000个连续的离散量输入状态
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 数量H 数量L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 数据长度 数据（长度：9+ceil（数量/8）
如：从地址0x0000开始读0x0012个离散量输入----00 01 00 00 00 06 01 02 00 00 00 12
回：数据长度为0x03个字节，数据为0x01 04 00，表示第一个离散量输入和第11个离散量输入为ON，其余为OFF----00 01 00 00 00 06 01 02 03 01 04 00
（5）、0x04：读输入寄存器
从一个远程设备中读1~2000个连续输入寄存器
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 数据长度 寄存器数据(长度：9+寄存器数量×2)
如：读起始地址为0x0002，数量为0x0005的寄存器数据----00 01 00 00 00 06 01 04 00 02 00 05
回：数据长度为0x0A，第一个寄存器的数据为0x0c，其余为0x00----00 01 00 00 00 0D 01 04 0A 00 0C 00 00 00 00 00 00 00 00
（6）、0x03：读保持寄存器
从远程设备中读保持寄存器连续块的内容
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 数据长度 寄存器数据(长度：9+寄存器数量×2)
如：起始地址是0x0000，寄存器数量是 0x0003----00 01 00 00 00 06 01 03 00 00 00 03
回：数据长度为0x06，第一个寄存器的数据为0x21，其余为0x00----00 01 00 00 00 09 01 03 06 00 21 00 00 00 00
（7）、0x06：写单个保持寄存器
在一个远程设备中写一个保持寄存器
请求：MBAP 功能码 寄存器地址H 寄存器地址L 寄存器值H 寄存器值L（共12字节）
响应：MBAP 功能码 寄存器地址H 寄存器地址L 寄存器值H 寄存器值L（共12字节）
如：向地址是0x0000的寄存器写入数据0x000A----00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 0A
回：写入成功----00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 0A
（8）、0x10：写多个保持寄存器
在一个远程设备中写连续寄存器块（1~123个寄存器）
请求：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L 字节长度 寄存器值（13+寄存器数量×2）
响应：MBAP 功能码 起始地址H 起始地址L 寄存器数量H 寄存器数量L（共12字节）
如：向起始地址为0x0000，数量为0x0001的寄存器写入数据，数据长度为0x02，数据为0x000F----00 01 00 00 00 09 01 10 00 00 00 01 02 00 0F
回：写入成功----00 01 00 00 00 06 01 10 00 00 00 01