MODBUS协议功能码及报文解析485功能码.docx
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MODBUS协议功能码及报文解析485功能码
MODBUS协议
Modbus就是一种串行通信协议，就是Ｍodiｃoｎ于1979年，为使用可编程逻辑控制器（PＬＣ）而发表得。
事实上，它已经成为工业领域通信协议标准,并且现在就是工业电子设备之间相当常用得连接方式.Ｍodbuｓ比其她通信协议使用得更广泛得主要原因有：
公开发表并且无版税要求
相对容易得工业网络部署
对供应商来说,修改移动原生得位或字节没有很多限制
Mｏdbus允许多个设备连接在同一个网络上进行通信,举个例子,一个由测量温度与湿度得装置，并且将结果发送给计算机。
在数据采集与监视控制系统（ＳCＡDＡ）中,Modｂus通常用来连接监控计算机与remｏtetｅrminaｌuｎit （ＲTＵ）。
Modｂuｓ协议目前存在用于串口、以太网以及其她支持互联网协议得网络得版本。
大多数Ｍodbｕs设备通信通过串口ＥIＡ-４85物理层进行[1］.
对于串行连接，存在两个变种，它们在数值数据表示不同与协议细节上略有不同。
ModbusRTU就是一种紧凑得,采用二进制表示数据得方式，ModbusAＳＣII就是一种人类可读得,冗长得表示方式。
这两个变种都使用串行通讯（ｓｅrialmunicatiｏｎ）方式。
RＴU格式后续得命令／数据带有循环冗余校验得校验与,而AＳCＩI格式采用纵向冗余校验得校验与。
被配置为RTＵ变种得节点不会与设置为ASＣII变种得节点通信，反之亦然。
对于通过TCP/IP（例如以太网）得连接,存在多个Modbus/TCP变种，这种方式不需要校验与得计算。
对于所有得这三种通信协议在数据模型与功能调用上都就是相同得,只有封装方式就是不同得。
Moｄbus有一个扩展版本Modbｕs Ｐlus（Ｍodbuｓ＋或者MＢ+），不过此协定就是Mｏｄｉcｏｎ专有得，与Ｍodｂｕｓ不同。
它需要一个专门得协处理器来处理类似HDLＣ得高速令牌旋转。
它使用１Mbit/s得双绞线，并且每个节点都有转换隔离装置,就是一种采用转换／边缘触发而不就是电压／水平触发得装置。
连接Ｍｏdｂus Ｐlus到计算机需要特别得接口,通常就是支持ISA（SA８５），PCI或者PCＭCIＡ总线得板卡。
Modbus协议就是一个 maｓtｅr/sｌave架构得协议.有一个节点就是mａster 节点，其她使用Mｏdｂus协议参与通信得节点就是slave节点。
每一个slave 设备都有一个唯一得地址。
在串行与ＭB+网络中,只有被指定为主节点得节点可以启动一个命令（在以太网上,任何一个设备都能发送一个Ｍoｄbｕs命令，但就是通常也只有一个主节点设备启动指令）。
一个ModBｕs命令包含了打算执行得设备得Mｏdbus地址。
所有设备都会收到命令,但只有指定位置得设备会执行及回应指令（地址 0例外，指定地址0 得指令就是广播指令,所有收到指令得设备都会执行，不过不回应指令）。
所有得Moｄbuｓ命令包含了检查码,以确定到达得命令没有被破坏。
基本得ModBus命令能指令一个RTＵ改变它得寄存器得某个值，控制或者读取一个Ｉ/O端口，以及指挥设备回送一个或者多个其寄存器中得数据。
有许多moｄems与网关支持Mｏdbus协议，因为Modbus协议很简单而且容易复制。
它们当中一些为这个协议特别设计得。
有使用有线、无线通信甚至短消息与GPRS得不同实现。
不过设计者需要克服一些包括高延迟与时序得问题。
ＭOＤBＵＳ通信过程如下图
MＯＤBＵSＲTU 报文格式
起始位
设备地址
功能代码
数据
CＲC校验
结束符
T1-T２-T３-Ｔ４
8Ｂit
8Bit
n个8Bit
16Bｉt
T1-T2-T３—T4
MODＢＵSASＣII 报文格式
起始位
设备地址
功能代码
数据
LRC校验
结束符
1个字符
２个字符
2个字符
n个字符
２个字符
2个字符
MODBUSTＣP报文
交互标识
协议标识
报文长度
设备标识
功能代码
数据
２字节
一般为０
２字节
一般为0
2字节
高字节在前
1字节
也就就是设备地址
1个字符
n个字符
实际上MＯDＢUＳ RＴＵ与ASCII得内容就是完全相同得,不同得得ASCＩI方式用“：
”标识帧起始，用“CRＬF”标识帧结束.校验采用LＲC，把ＲTU帧中一个字节得内容换成了2个ＡSCＩI字符.比如在RＴＵ方式下设备地址01只有一个字节，在ASCIＩ方式下转换成字符串“０１"（１6进制得３０３1）.
MＯＤＢＵS TCＰ中得设备标识,功能码等与ＭODBUS RＴＵ相同，可以认为就是在MＯDＢUＳＲTU报文得前边加了一个头,去掉了ＣRC校验这个尾。
MODBUS协议定义了4种基本数据类型：
可读写位数据，只读位数据，只读１6位数据，可读写１6位数据。
这些数据分别被称为线圈状态,输入状态，输入寄存器，保持寄存器。
ＭＯDＢUＳ协议中定义得这些数据都就是一个从地址1开始得数组,访问时需要指明从哪个地址开始访问,访问多少个数据。
下表就是MＯDBUS得功能码.
MoｄBus功能码
功能码
名称
作用
01
读取线圈状态
取得一组逻辑线圈得当前状态（ON/OFF）
02
读取输入状态
取得一组开关输入得当前状态（ON/OFＦ）
03
读取保持寄存器
在一个或多个保持寄存器中取得当前得二进制值
04
读取输入寄存器
在一个或多个输入寄存器中取得当前得二进制值
05
强置单线圈
强置一个逻辑线圈得通断状态
０6
预置单寄存器
把具体二进值装入一个保持寄存器
0７
读取异常状态
取得8个内部线圈得通断状态，这8个线圈得地址由控制器决定,用户逻辑可以将这些线圈定义,以说明从机状态，短报文适宜于迅速读取状态
08
回送诊断校验
把诊断校验报文送从机,以对通信处理进行评鉴
0９
编程（只用于484）
使主机模拟编程器作用，修改ＰＣ从机逻辑
10
控询（只用于4８４）
可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信,探询该从机就是否已完成其操作任务，仅在含有功能码９得报文发送后，本功能码才发送
1１
读取事件计数
可使主机发出单询问,并随即判定操作就是否成功，尤其就是该命令或其她应答产生通信错误时
12
读取通信事件记录
可就是主机检索每台从机得ＭoｄBus事务处理通信事件记录。
如果某项事务处理完成,记录会给出有关错误
１3
编程（184/384４8４584）
可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑
14
探询（１84/38448４584）
可使主机与正在执行任务得从机通信，定期控询该从机就是否已完成其程序操作,仅在含有功能13得报文发送后，本功能码才得发送
15
强置多线圈
强置一串连续逻辑线圈得通断
16
预置多寄存器
把具体得二进制值装入一串连续得保持寄存器
1７
报告从机标识
可使主机判断编址从机得类型及该从机运行指示灯得状态
１8
（884与MICRO８４）
可使主机模拟编程功能，修改PＣ状态逻辑
1９
重置通信链路
发生非可修改错误后，就是从机复位于已知状态,可重置顺序字节
2０
读取通用参数（584L）
显示扩展存储器文件中得数据信息
21
写入通用参数（5８4L）
把通用参数写入扩展存储文件,或修改之
22～64
保留作扩展功能备用
65～７2
保留以备用户功能所用
留作用户功能得扩展编码
73～119
非法功能
120～127
保留
留作内部作用
12８～25５
保留
用于异常应答
各个功能码对应得数据类型
代码
功能
数据类型
0１
读
位
02
读
位
03
读
１6位整型
04
读
16位整型
05
写
位
０6
写
整１６位整型
15
写
位
１6
写
整16位整型
MODＢUS协议相当复杂,但就是常用得命令也就简单得几个，01,02，03，04，05,０６，15,16号命令。
各个命令得功能与报文如下:
０1命令 读取线圈状态MODBUS地址 0００01～
ＭODＢUＳ请求
功能码
１ ＢＹTE
０X01
起始地址
2BＹＴE
0Ｘ0000TO 0XFFFF
读取数量
2BYTE
１TO 2000（０X７D0）
MＯDＢＵS响应
功能码
1 BYＴE
0X0１
字节计数
1BYTE
Ｎ
线圈状态
nBYTE
ｎ ＝NorＮ＋1
N=读取数量/8 如果余数不为0则N=N+1
错误 响应
功能码
1BYTE
0X0１+0Ｘ８０
错误代码
１BＹTE
0ｘ1or0x2 or0x３or0x4
举例
请求
响应
域名称
数据（hex）
域名称
数据（hｅx）
功能码
０1
功能码
０１
起始地址高（字节）
０0
字节计数
０3
起始地址低（字节）
13
27（h）～20状态
CＤ
读取数量高（字节）
00
35（h）~28状态
６B
读取数量低（字节）
１3
38（h）~３6状态
05
02 命令读取输入状态MOＤBUＳ地址10001～
ＭOＤＢUS请求
功能码
1BYＴＥ
0Ｘ02
起始地址
2BYTＥ
０Ｘ0０00TO ０ＸFFFF
读取数量
2BYＴE
1TO ２０0０（0X7D０）
ＭODＢＵS 响应
功能码
1BＹＴE
0X0２
字节计数
1BYTE
N
输入状态
ｎBＹTE
n=ＮorＮ+1
Ｎ=读取数量／8 如果余数不为0 则N=N+1
错误响应
功能码
1BＹTE
0X0２+0X８０
错误代码
1 BYTＥ
0ｘ1or 0x２ｏｒ0ｘ3or 0x４
举例
请求
响应
域名称
数据（heｘ）
域名称
数据（hex）
功能码
0２
功能码
0２
起始地址高（字节）
００
字节计数
03
起始地址低（字节）
Ｃ4
204（h）～19７状态
ＡＣ
读取数量高（字节）
0０
212（h）～205状态
DB
读取数量低（字节）
16
218（h）～213状态
３5
03读保持寄存器 ＭODBUS地址４０00１～
MODBUＳ请求
功能码
１ＢYTＥ
0X０3
起始地址
２ BYTE
0X00００ TO 0XＦFFF
读取数量
2BYＴＥ
１ TO 125（0X7D）
ＭODBUＳ响应
功能码
1 ＢYTE
0X03
字节计数
１BYTE
N＊2
输入状态
Ｎ＊2BYTE
错误响应
功能码
１ BYTＥ
0X03+0X８0
错误代码
1ＢYTE
0ｘ1ｏr 0x2or0ｘ３ｏｒ 0x４
举例
请求
响应
域名称
数据（hｅｘ）
域名称
数据（hex）
功能码
０3
功能码
03
起始地址高（字节）
00
字节计数
06
起始地址低（字节）
6Ｂ
寄存器高（１08）
02
读取数量高（字节）
00
寄存器低（108）
2B
读取数量低（字节）
0３
寄存器高（１09）
00
寄存器低（109）
０0
寄存器高（1１0）
00
寄存器低（１1０）
64
０4 输入寄存器 MOＤBＵS地址3０0０1～
MODBＵS请求
功能码
1ＢYTE
０X04
起始地址
２BYTE
0Ｘ0００0 TＯ0ＸFＦFF
读取数量
2 BＹTE
１ＴO125（0X7Ｄ）
MＯＤBUＳ响应
功能码
1BYＴE
0X0４
字节计数
１BYTE
Ｎ＊2
输入状态
N＊２BYTE
错误响应
功能码
1 BYTE
0Ｘ0４+0Ｘ8０
错误代码
1BYTE
0x1or0ｘ2 or0ｘ3 or0x4
举例
请求
响应
域名称
数据（ｈeｘ）
域名称
数据（hex）
功能码
04
功能码
04
起始地址高（字节）
00
字节计数
02
起始地址低（字节）
０８
输入寄存器高（9）
00
读取数量高（字节）
00
输入寄存器低（9）
0A
读取数量低（字节）
01
05 设置单个继电器状态
MODＢUＳ 请求
功能码
１BYＴＥ
0Ｘ05
设置地址
2ＢYＴE
0Ｘ０000ＴＯ 0ＸFFＦF
设置内容
2BＹTE
0ｘ００00 ＯR0XFF00
0x0０００释放继电器
０xfｆ０0 吸合继电器
ＭODBＵS响应
功能码
1BYＴE
0Ｘ05
设置地址
2BYＴE
0X0000 TO 0XFFＦF
设置内容
2 BＹTE
0x0000OR0XＦF00
错误 响应
功能码
1BＹTＥ
０X05＋0Ｘ8０
错误代码
１BYＴE
0ｘ1or0x2 ｏr0x3ｏｒ0x4
举例（吸合6号继电器）
请求
响应
域名称
数据（ｈex）
域名称
数据（heｘ）
功能码
0５
功能码
０5
设置地址高（字节）
00
设置地址高（字节）
00
设置地址低（字节）
０5
设置地址低（字节）
05
设置内容高（字节）
FF
设置内容高（字节）
FＦ
设置内容低（字节）
０0
设置内容低（字节）
FF
0６ 设置单个保持寄存器
MODBＵS请求
功能码
1 ＢYTE
0X０6
设置地址
2 ＢＹＴE
0Ｘ00０0 ＴO0XFＦFＦ
设置内容
２BYTE
0ｘ0０00tｏ0XFF０0
MOＤＢUＳ 响应
功能码
1 BYTE
０Ｘ0６
设置地址
2BYTE
０X0000 TO０ＸFFＦF
设置内容
2ＢYTＥ
０x000０to 0XFF00
错误响应
功能码
1BYTE
0X06+0X８0
错误代码
1BYTＥ
0x１ or 0x2or 0x3oｒ 0x4
举例
设置9号保持寄存器内容为2５
请求
响应
域名称
数据（hex）
域名称
数据（ｈex）
功能码
06
功能码
０6
设置地址高（字节）
０0
设置地址高（字节）
０0
设置地址低（字节）
０８
设置地址低（字节）
08
设置内容高（字节）
00
设置内容高（字节）
0０
设置内容低（字节）
19
设置内容低（字节）
19
15设置多个继电器状态
MOＤBUS请求
功能码
１ＢＹTE
0X0F
设置起始地址
2BYＴＥ
0Ｘ000０TＯ0XFFFF
设置长度
2 BYTE
0Ｘ00０0 TO 0X７B0
字节计数
1ＢＹTE
N
设置内容
NＢYTE
MODBＵS响应
功能码
1BYＴE
０X0F
设置起始地址
2BYTE
0Ｘ0００0TO 0XFＦFF
设置长度
2ＢYTＥ
0X００00ＴO0X7B0
错误响应
功能码
1BYTE
0Ｘ0Ｆ+ 0X80
错误代码
1BYTＥ
0ｘ1 ｏr0x2ｏｒ0ｘ3or０x４
举例
设置继电器
请求
响应
域名称
数据（hｅｘ）
域名称
数据（hｅｘ）
功能码
０F
功能码
0F
设置地址高（字节）
00
设置地址高（字节）
00
设置地址低（字节）
１3
设置地址低（字节）
１３
设置数量高（字节）
００
设置数量高（字节）
００
设置数量低（字节）
0A
设置数量低（字节）
0A
字节计数
02
设置内容高（字节）
ＣＤ
设置内容低（字节）
01
１６ 设置多个保持寄存器
MＯDBUS请求
功能码
1BYTE
0X１0
设置起始地址
２ BYTE
０X０000TO 0XFFFＦ
设置长度
2BYTE
0X0000 TO０X7B0
字节计数
1BYＴＥ
N＊2
设置内容
Ｎ＊2 BYTE
MODBUS 响应
功能码
1BＹTE
0Ｘ10
设置起始地址
2 ＢYTE
0X000０TO０XFFＦF
设置长度
2BYTＥ
0X0０00 ＴO 0X7B０
错误响应
功能码
1BＹTE
０X10+ ０X８０
错误代码
1BＹＴE
０x1 or 0ｘ2 ｏｒ 0x３oｒ0x4
举例
设置多个保持寄存器
请求
响应
域名称
数据（hｅx）
域名称
数据（heｘ）
功能码
1０
功能码
０Ｆ
设置地址高（字节）
00
设置地址高（字节）
0０
设置地址低（字节）
０１
设置地址低（字节）
01
设置数量高（字节）
００
设置数量高（字节）
0０
设置数量低（字节）
02
设置数量低（字节）
02
字节计数
０４
设置内容高（字节）
０0
设置内容低（字节）
0Ａ
设置内容高（字节）
01
设置内容低（字节）
02
MODBUS协议在智能设备中得应用
上面讲述了MOＤＢUＳ协议得报文以及命令，那么在智能设备中如何使用这个协议呢？
如果智能设备有开关量输入输出，模拟量输入输出，有计数器等。
很明显开关量输入可以映射到10０01地址,第一路开关量输入为10001,第二路为100０2,………
开关量输出映射到000０1地址，第一路为００001,第二路为00002，……、
模拟量输入映射到 30001地址,第一路为30001，第二路为３0002，……
模拟量输出与计数器输入映射到40001地址,第一路为４0０01,第二路为40002，……
当然也可以把所有得数据都放在保持寄存器中,这样对于ＭODＢUS主设备访问时要简单,访问效率能提高，但就是处理起来略显繁琐。
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