MODBUS協(xié)議(功能碼報文解析)

1、Modbus是一種串行通信協(xié)議，是于1979年，為使用可編程邏輯 控制器(PL。而發(fā)表的。事實上，它已經成為工業(yè)領域通信協(xié)議， 并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設備之間相當常用的連接方式。Modbus比其他通信協(xié)議使用的更廣泛的主要原因有：公開發(fā)表并且無版稅要求相對容易的工業(yè)網絡部署對供應商來說，修改移動原生的位或字節(jié)沒有很多限制Modbus允許多個設備連接在同一個網絡上進行通信，舉個例子， 一個由測量溫度和濕度的裝置，并且將結果發(fā)送給計算機。在數(shù)據采 集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA中，Modbus通常用來連接監(jiān)控計算機和 remote terminal unit (RTU) 。Modbus協(xié)議目前存在用于串

2、口、以太網以及其他支持互聯(lián)網協(xié) 議的網絡的版本。大多數(shù)Modbus設備通信通過串口物理層進行。對于串行連接，存在兩個變種，它們在數(shù)值數(shù)據表示不同和協(xié)議 細節(jié)上略有不同。Modbus RTUM一種緊湊的，采用二進制表示數(shù)據 的方式，Modbus ASCII是一種人類可讀的，冗長的表示方式。這兩 個變種都使用串行通訊(serial communication )方式。RTU#式后 續(xù)的命令/數(shù)據帶有的校驗和，而ASCII格式采用縱向冗余校驗的校 驗和。被配置為RTU種的節(jié)點不會和設置為ASCII變種的節(jié)點通信， 反之亦然。對于通過（例如）的連接，存在多個Modbus/TC嚏種，這種方式不需要校驗和

3、的計算。對于所有的這三種通信協(xié)議在數(shù)據模型和功能調用上都是相同 的，只有封裝方式是不同的。Modbus有一個擴展版本 Modbus Plus（Modbus+或者MB+）,不過 此協(xié)定是Modicon專有的，和Modbus不同。它需要一個專門的協(xié)處 理器來處理類似的高速令牌旋轉。它使用1Mbit/s的，并且每個節(jié)點都有轉換隔離裝置，是一種采用轉換/邊緣觸發(fā)而不是電壓/水平觸 發(fā)的裝置。連接Modbus Plus到計算機需要特別的接口，通常是支持 ISA （SA85 ,PCI 或者 PCMCIA、線的板卡。Modbus協(xié)議是一個 master/slave 架構的協(xié)議。有一個節(jié)點是 master節(jié)點

4、，其他使用Modbus協(xié)議參與通信的節(jié)點是 slave 節(jié)點。 每一個slave設備都有一個唯一的地址。在串行和 MB網絡中，只 有被指定為主節(jié)點的節(jié)點可以啟動一個命令（在以太網上，任何一個 設備都能發(fā)送一個Modbu腌令，但是通常也只有一個主節(jié)點設備啟 動指令）。一個ModBu喻令包含了打算執(zhí)行的設備的 Modbus地址。所有設 備都會收到命令，但只有指定位置的設備會執(zhí)行及回應指令（地址 0例外，指定地址0的指令是廣播指令，所有收到指令的設備都會 執(zhí)行，不過不回應指令）。所有的 Modbu輸令包含了檢查碼，以確 定到達的命令沒有被破壞?；镜?ModBu喻令能指令一個RTU!變它的寄存器的某

5、個值，控制或者讀取一個I/O端口，以及指揮設備回 送一個或者多個其寄存器中的數(shù)據。有許多modem和網關支持Modbus協(xié)議，因為Modbus協(xié)議很簡 單而且容易復制。它們當中一些為這個協(xié)議特別設計的。有使用有線、 無線通信甚至短消息和 GPRS勺不同實現(xiàn)。不過設計者需要克服一些 包括高延遲和時序的問題。MODBUS信過程如下圖MODBUS RTU文格式起始位設備地功能代址碼數(shù)據CRCK 驗結束符T1-T2-T3-T48Bit8Bitn 個 8Bit16BitT1-T2-T3-T4MODBUS ASCI報文格式起始位設心地功能代碼數(shù)據LRC校結束符址驗1個字符 2 r子2個字符n個字符2 r子

6、 2個字符MODBUS TCP 文2字節(jié)一股為0一般為0高字節(jié)在也就是設1個字符n個字符交互標識協(xié)議標識報文長度設備標識功能代碼 數(shù)據備地址實際上MODBUS RTU ASCII的內容是完全相同的，不同的的 AS CII方式用“：”標識幀起始，用“ CR LF'標識幀結束。校驗采用L RG把RTU幀中一個字節(jié)白內容換成了 2個ASCII字符。比如在RTU 方式下設備地址01只有一個字節(jié)，在ASCII方式下轉換成字符串“0 1” （16進制的 30 31 ）。MODBUS TCP的設備標識，功能碼等與MODBUS RTU同，可以 認為是在MODBUS RTU±的前邊加了一個頭，

7、去掉了 CRCK驗這個 尾。MODBUS議定義了 4種基本數(shù)據類型：可讀寫位數(shù)據，只讀位 數(shù)據，只讀16位數(shù)據，可讀寫16位數(shù)據。這些數(shù)據分別被稱為線圈 狀態(tài)，輸入狀態(tài)，輸入寄存器，保持寄存器。功能 碼010203040506070809101112131415MODBUS議中定義的這些數(shù)據都是一個從地址 1開始的數(shù)組,訪問時需要指明從哪個地址開始訪問，訪問多少個數(shù)據。下表是 MODBUS勺功能碼。ModBus能碼名稱讀取線圈狀態(tài) 讀取輸入狀態(tài)讀取保持寄存器讀取輸入寄存器強置單線圈預置單寄存器讀取異常狀態(tài)回送診斷校驗編程（只用于484）控詢（只用于484）讀取事件計數(shù)讀取通信事件記錄編程（18

8、4/384 484584）探詢（184/384 484584）強置多線圈作用取得一組邏輯線圈的當前狀態(tài)（ON/OFF）取得一組開關輸入的當前狀態(tài)（ON/OFF）在一個或多個保持寄存器中取得當前的二進制 值在一個或多個輸入寄存器中取得當前的二進制 值強置一個邏輯線圈的通斷狀態(tài)把具體二進值裝入一個保持寄存器取得8個內部線圈的通斷狀態(tài)，這8個線圈的 地址由控制器決定，用戶邏輯可以將這些線圈 定義，以說明從機狀態(tài)，短報文適宜于迅速讀 取狀態(tài)把診斷校驗報文送從機，以對通信處理進行評 鑒使主機模擬編程器作用，修改 PC從機邏輯 可使主機與一臺正在執(zhí)行長程序任務從機通 信，探詢該從機是否已完成其操作任務，僅

9、在 含有功能碼9的報文發(fā)送后，本功能碼才發(fā)送 可使主機發(fā)出單詢問，并隨即判定操作是否成 功，尤其是該命令或其他應答產生通信錯誤時 可是主機檢索每臺從機的ModBu郵務處理通 信事件記錄。如果某項事務處理完成，記錄會 給出有關錯誤可使主機模擬編程器功能修改 PC從機邏輯可使主機與正在執(zhí)行任務的從機通信，定期控 詢該從機是否已完成其程序操作，僅在含有功 能13的報文發(fā)送后，本功能碼才得發(fā)送強置一審連續(xù)邏輯線圈的通斷16預置多寄存器17報告從機標識18(884 和 MICRO 8419重置通信鏈路把具體的二進制值裝入一串連續(xù)的保持寄存器可使主機判斷編址從機的類型及該從機運行指 示燈的狀態(tài)可使主機模擬

10、編程功能，修改 PC狀態(tài)邏輯發(fā)生非可修改錯誤后，是從機復位于已知狀態(tài), 可重置順序字節(jié)202122646572讀取通用參數(shù)(584L)寫入通用參數(shù)(584L)保留作擴展功能備 用保留以備用戶功能 所用顯示擴展存儲器文件中的數(shù)據信息把通用參數(shù)寫入擴展存儲文件，或修改之留作用戶功能的擴展編碼73119非法功能120127保留留作內部作用128255保留用于異常應答各個功能碼對應的數(shù)據類型代碼功能數(shù)據類型01讀位02讀位03讀16位整型04讀16位整型05寫位06寫整16位整型15寫位16寫整16位整型MODBUS議相當復雜，但是常用的命令也就簡單的幾個，01, 02, 03, 04, 05, 06

11、, 15, 16 號命令。各個命令的功能和報文如下：01命令 讀取線圈狀態(tài) MODBU弛址00001N 二讀取數(shù)量/8如果余數(shù)不為0則N=N+1錯誤響應功能碼1 BYTE0X01+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應域名稱數(shù)據(hex)域名稱數(shù)據（hex）功能碼01功能碼01起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)03起始地址低（字節(jié)）1327 (h)20狀態(tài)CD讀取數(shù)量高（字節(jié)）0035 (h)28狀態(tài)6B讀取數(shù)量低（字節(jié)）1338 (h)36狀態(tài)0502命令 讀取輸入狀態(tài) MODBU弛址10001MODBUS請求功能碼1 BYTE0X02起始地址

12、2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 2000(0X7D0)MODBUS響應功能碼1BYTE0X02字節(jié)計數(shù)1BYTEN輸入狀態(tài)nBYTEn =N or N+1N 二讀取數(shù)量/8如果余數(shù)不為0則N=N+1錯誤響應功能碼1 BYTE0X02+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應域名稱數(shù)據(hex)域名稱數(shù)據（hex）功能碼02功能碼02起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)03起始地址低（字節(jié)）C4204(h)197狀態(tài)AC讀取數(shù)量高（字節(jié)）00212(h)205狀態(tài)DB讀取數(shù)量低（字節(jié)）16218(h)213狀態(tài)

13、3503讀保持寄存器 MODBUS地址40001MODBUS請求功能碼1 BYTE0X03起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS響應功能碼1BYTE0X03字節(jié)計數(shù)1BYTEN*2輸入狀態(tài)N*2BYTE錯誤響應功能碼1 BYTE0X03+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應域名稱數(shù)據(hex)域名稱數(shù)據（hex）功能碼03功能碼03起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)06起始地址低（字節(jié)）6B寄存器高（108）02讀取數(shù)量高（字節(jié)）00寄存器低（108）2B讀取數(shù)量低（字節(jié)

14、）03寄存器高（109）00寄存器低（109）00寄存器高（110）00寄存器低（110）6404輸入寄存器MODBUJSfe址30001MODBUS請求功能碼1 BYTE0X04起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF讀取數(shù)量2 BYTE1 TO 125(0X7D)MODBUS響應功能碼1 BYTE0X04字節(jié)計數(shù)1 BYTEN*2輸入狀態(tài)N*2 BYTE錯誤響應功能碼1 BYTE0X04+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例請求響應域名稱數(shù)據(hex)域名稱數(shù)據（hex）功能碼04功能碼04起始地址圖（字節(jié)）00字節(jié)計數(shù)02起始地址

15、低（字節(jié)）08輸入寄存器高（9）00讀取數(shù)量高（字節(jié)）00輸入寄存器低（9）0A讀取數(shù)量低（字節(jié)）0105 設置單個繼電器狀態(tài)MODBUS請求功能碼1 BYTE0X05設置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設置內容2 BYTE0x0000 OR 0XFF000x0000釋放繼電器0xff00 吸合繼電器MODBUS響應功能碼1 BYTE0X05設置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設置內容2 BYTE0x0000 OR 0XFF00錯誤響應功能碼1 BYTE0X05+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例（吸合6號繼電器）

16、請求響應域名稱數(shù)據(hex)域名稱數(shù)據（hex）功能碼05功能碼05設置地址高（字節(jié)）00設置地址高（字節(jié)）00設置地址低（字節(jié)）05設置地址低（字節(jié)）05設置內容高（字節(jié)）FF設置內容高（字節(jié)）FF設置內容低（字節(jié)）00設置內容低（字節(jié)）FF06 設置單個保持寄存器MODBUS請求功能碼1 BYTE0X06設置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設置內容2 BYTE0x0000 to 0XFF00MODBUS響應功能碼1 BYTE0X06設置地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設置內容2 BYTE0x0000 to 0XFF00錯誤響應功能碼1 BYTE0X06+ 0

17、X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例設置9號保持寄存器內容為25請求響應域名稱數(shù)據(hex)域名稱數(shù)據（hex）功能碼06功能碼06設置地址高（字節(jié)）00設置地址高（字節(jié)）00設置地址低（字節(jié)）08設置地址低（字節(jié)）08設置內容高（字節(jié)）00設置內容高（字節(jié)）00設置內容低（字節(jié)）19設置內容低（字節(jié)）1915設置多個繼電器狀態(tài)MODBUS請求功能碼1 BYTE0X0F設置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0字節(jié)計數(shù)1 BYTEN設置內容N BYTEMODBUS響應功能碼1 BYTE0X

18、0F設置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0錯誤響應功能碼1 BYTE0X0F+ 0X80錯誤代碼1 BYTE0x1 or 0x2 or 0x3 or 0x4舉例設置繼電器請求響應域名稱數(shù)據(hex)域名稱數(shù)據（hex）功能碼0F功能碼0F設置地址高（字節(jié)）00設置地址高（字節(jié)）00設置地址低（字節(jié)）13設置地址低（字節(jié)）13設置數(shù)量高（字節(jié)）00設置數(shù)量高（字節(jié)）00設置數(shù)量低（字節(jié)）0A設置數(shù)量低（字節(jié)）0A字節(jié)計數(shù)02設置內容高（字節(jié)）CD設置內容低（字節(jié)）0116設置多個保持寄存器MODBUS請求功能碼1 BYTE0X10設置起始地址2 BYTE0X0000 TO 0XFFFF設置長度2 BYTE0X0000 TO 0X7B0字節(jié)計數(shù)1 BYTEN*2設置內容N*2 BYTEMODBUS響應功能碼1