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Modbus基礎(chǔ)知識(shí)講解：
詳解Modbus通信協(xié)議—清晰易懂

Modbus學(xué)習(xí)必備的三大神器分別是ModbusPoll、ModbusSlave及VSPD，可以非常方便的進(jìn)行modbus調(diào)試

ModbusPoll軟件主要用于仿真Modbus主站或Modbus客戶端
ModbusSlave軟件主要用于仿真Modbus從站或Modbus服務(wù)器
而VSPD全稱Configure Virtual Serial Port Driver，是用來給電腦創(chuàng)建虛擬串口使用的。
 

Modbus Poll ：Modbus主機(jī)仿真器，用于測試和調(diào)試Modbus從設(shè)備。該軟件支持ModbusRTU、ASCII、TCP/IP。用來幫助開發(fā)人員測試Modbus從設(shè)備，或者其它Modbus協(xié)議的測試和仿真。它支持多文檔接口，即，可以同時(shí)監(jiān)視多個(gè)從設(shè)備/數(shù)據(jù)域。每個(gè)窗口簡單地設(shè)定從設(shè)備ID，功能，地址，大小和輪詢間隔。你可以從任意一個(gè)窗口讀寫寄存器和線圈。如果你想改變一個(gè)單獨(dú)的寄存器，簡單地雙擊這個(gè)值即可。或者你可以改變多個(gè)寄存器/線圈值。提供數(shù)據(jù)的多種格式方式，比如浮點(diǎn)、雙精度、長整型（可以字節(jié)序列交換）。

Modbus Slave： Modbus從設(shè)備仿真器，可以仿真32個(gè)從設(shè)備/地址域。每個(gè)接口都提供了對EXCEL報(bào)表的OLE自動(dòng)化支持。主要用來模擬Modbus從站設(shè)備,接收主站的命令包,回送數(shù)據(jù)包。幫助Modbus通訊設(shè)備開發(fā)人員進(jìn)行Modbus通訊協(xié)議的模擬和測試，用于模擬、測試、調(diào)試Modbus通訊設(shè)備。可以32個(gè)窗口中模擬多達(dá)32個(gè)Modbus子設(shè)備。與Modbus Poll的用戶界面相同，支持功能01, 02, 03, 04, 05, 06, 15, 16, 22和23，監(jiān)視串口數(shù)據(jù)。

Virtual Serial Port Driver 9.0 虛擬com端口工具

Virtual Serial Port Driver 9.0使用

Modbus調(diào)試需要需要兩臺(tái)電腦聯(lián)機(jī)或者上位機(jī)與下位機(jī)進(jìn)行調(diào)試。有了這個(gè)工具后就可以在一個(gè)電腦上虛擬出兩個(gè)連接的com端口，就可以在一臺(tái)電腦上進(jìn)行調(diào)試。

安裝過程一直點(diǎn)next即可，這里不再闡述，安裝完成之后打開軟件，主體是下圖

我們分成兩個(gè)部分，左邊是虛擬串口的設(shè)置，右邊是虛擬串口的添加
 

注意添加虛擬串口時(shí)盡量選擇較大的COM口，因?yàn)檩^小的COM口可能被電腦的鍵盤，鼠標(biāo)，U盤等設(shè)備占用，會(huì)出現(xiàn)沖突。

我這里選擇COM10跟COM11 點(diǎn)擊Add virtual pair在左邊就可以看到建立的虛擬串口。
 

在此電腦----右鍵----管理----設(shè)備管理器->端口中查看是否新加了兩個(gè)端口：
 

Modbus Poll使用

安裝過程一直點(diǎn)next即可，安裝完成之后破解一下(輸一下密鑰，很簡單)，軟件界面如下圖所示。
 
狀態(tài)框：

• Tx = 0表示向主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀次數(shù)，圖中為0次；
• Err = 0表示通訊錯(cuò)誤次數(shù)，圖中為0次；
• ID = 1表示模擬的Modbus子設(shè)備的設(shè)備地址，圖中地址為1；
• F = 03表示所使用的Modbus功能碼，圖中為03功能碼；
• SR = 1000ms表示發(fā)送周期，1S一次。
• 紅字部分，表示當(dāng)前的錯(cuò)誤狀態(tài)，“No Connection”表示未連接狀態(tài)。

單擊Setup----Read/Write Definition… 或者按F8進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，會(huì)彈出參數(shù)設(shè)置對話框。
 

• Slave ID為要訪問的Modbus從機(jī)的地址，

• Function 功能碼的選擇，

• Address 為寄存器起始地址，根據(jù)功能碼的不同，訪問地址不同

• Quantity：為訪問寄存器個(gè)數(shù)，

• Scan Rate為讀取數(shù)據(jù)周期，輪詢發(fā)送，單位毫秒，

Modbus協(xié)議同時(shí)規(guī)定了二十幾種功能碼，但是常用的只有8種，用于對存儲(chǔ)區(qū)的讀寫，如下表所示：

當(dāng)然我們用的最多的就是03和06 一個(gè)是讀取數(shù)據(jù)，一個(gè)是修改數(shù)據(jù)。

關(guān)于功能碼以及寄存器地址

看這篇講解原理的文章：
詳解Modbus通信協(xié)議—清晰易懂

點(diǎn)擊Display可以設(shè)置數(shù)據(jù)的顯示方式，默認(rèn)為Signed方式(16進(jìn)制無符號二進(jìn)制)，數(shù)據(jù)范圍為-32768~32767

點(diǎn)擊 Connection -> Connect或者按“F3”進(jìn)行連接

端口主從機(jī)分別選擇我們虛擬出來的com10和com11端口，其他選項(xiàng)如波特率9600,比特位8，校驗(yàn)位1，無等價(jià)位等可以保持不變，然后點(diǎn)擊確定進(jìn)行連接，未連接成功窗口第二行會(huì)給出提示信息。
 

• Response Timeout，表示讀取超時(shí)時(shí)間，從站在超時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有返回?cái)?shù)據(jù)，則認(rèn)為通訊失敗。
• Delay Between Polls，每次掃描的最小間隔時(shí)間，默認(rèn)為20ms。
• Remote Modbus Server，表示TCP/IP模式時(shí)的終端從站設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。
• IP Address，表示TCP/IP模式時(shí)從站IP地址。
• Port，表示TCP模式時(shí)從站網(wǎng)絡(luò)端口
• Connect Timeout 表示TCP鏈接超時(shí)時(shí)間
• IPV4/IPV6

這里我們等從機(jī)設(shè)置完成再進(jìn)行連接

修改寄存器值(06或16功能碼時(shí)生效)：

在主窗口寄存器地址上雙擊鼠標(biāo)，彈出修改對話框，如下圖：
 

• Slave為Modbus從站的地址
• Address 為當(dāng)前操作的寄存器的地址
• Value 修改的值 范圍為-32768——32767
• Use Function 設(shè)置功能碼，是06還是16

Modbus Slave使用

安裝過程一直點(diǎn)next即可，安裝完成之后破解一下(輸一下密鑰，很簡單)，軟件界面如下圖所示。
 

• ID 表示從機(jī)的地址
• F 功能碼
• 下方為寄存器數(shù)據(jù)

點(diǎn)擊Setup----slave definition 設(shè)置從機(jī)數(shù)據(jù)
 
點(diǎn)擊 Connection -> Connect或者按“F3”進(jìn)行連接
 
要注意的一個(gè)區(qū)別是從機(jī)這里的Function 是4個(gè)存儲(chǔ)區(qū)

• 輸出線圈
• 輸入線圈
• 保持寄存器
• 輸入寄存器

Modbus協(xié)議規(guī)定了4個(gè)存儲(chǔ)區(qū) 分別是0 1 3 4區(qū) 其中1區(qū)和4區(qū)是可讀可寫，1區(qū)和3區(qū)是只讀。

和主機(jī)部分基本一致，不再闡述，就是要注意主機(jī)如果選擇COM10 從機(jī)就要選擇COM11

雙擊從機(jī)寄存器數(shù)據(jù)框，即可修改寄存器數(shù)據(jù)
 

查看通訊數(shù)據(jù)幀：
點(diǎn)擊“Display”----“Communicatio”,可以調(diào)出串口收發(fā)數(shù)據(jù)幀監(jiān)視信息對話框，用來查看分析收發(fā)的數(shù)據(jù)幀。如下圖所示：

 
如果是從機(jī) Rx為接收到的主機(jī)消息幀
Tx為發(fā)送到的主機(jī)數(shù)據(jù)

我們可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

1、主機(jī)對從機(jī)讀數(shù)據(jù)操作

主機(jī)發(fā)送報(bào)文格式如下：

含義：

0x01：從機(jī)的地址
0x03：查詢功能，讀取從機(jī)寄存器的數(shù)據(jù)
0x00 0x00： 代表讀取的起始寄存器地址.說明從0x0000開始讀取.
0x00 0x0A： 查詢的寄存器數(shù)量為0x000A(10)個(gè) Modbus把數(shù)據(jù)存放在寄存器中,通過查詢寄存器來得到不同變量的值,一個(gè)寄存器地址對應(yīng)2字節(jié)數(shù)據(jù); 寄存器地址對應(yīng)著從機(jī)實(shí)際的存儲(chǔ)地址
0x62 0x67： 循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC

從機(jī)回復(fù)報(bào)文格式如下：

含義：

0x01：從機(jī)的地址
0x03：查詢功能，讀取從機(jī)寄存器的數(shù)據(jù)
0x14： 返回字節(jié)數(shù)為14個(gè)
0x00… 0x00：寄存器的值
0x62 0x67： 循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC

從機(jī)修改寄存器值，主機(jī)接收也會(huì)改變 功能碼03

主機(jī)修改寄存器值，從機(jī)寄存器值會(huì)改變 功能碼06