一、簡介

ModBus是Modicon公司為其PLC通訊而開發(fā)的一種通訊協(xié)議。如今Modicon公司已經(jīng)被施耐德收購成為了施耐德旗下品牌。從1979年問世至今，已經(jīng)成為工業(yè)通訊領(lǐng)域的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。
ModBus具有兩種串行傳輸模式，ASCII 和 RTU。它們定義了數(shù)據(jù)如何打包、解碼的不同方式。支持 Modbus 協(xié)議的設(shè)備一般都支持 RTU 格式。通信雙方必須同時支持上述模式中的一種。

二、寄存器類型

MODBUS寄存器分類

線圈寄存器：實際上可以表示一個開關(guān)量，線圈操作位（bit）一個bit對應(yīng)一個開關(guān)信號，即(0/false，1/true)，每個byte字節(jié)就能代表8個的位的開關(guān)信號，線圈寄存器支持讀和寫，Modbus的功能碼又能對線圈的單個或多個進(jìn)行一個讀取寫入操作，其實就是在操作字節(jié)的位。實對應(yīng)上面的功能碼也就是：0x01 0x05 0x0f

離散輸入寄存器：離散輸入寄存器就相當(dāng)于線圈寄存器的只讀模式，功能跟上面基本一致，除了不能寫入。所以功能碼也簡單就一個讀的 0x02

保持寄存器：保持寄存器是對字節(jié)進(jìn)行的操作，每兩個字節(jié)對應(yīng)一個寄存器，支持讀取和寫入。功能碼有對應(yīng)的三個：0x03 0x06 0x10

輸入寄存器：，這個和保持寄存器類似，但是也是只支持讀而不能寫。一個寄存器地址是占據(jù)兩個byte的空間，也就是16個位。對應(yīng)的功能碼也就一個 0x04

言外之話：
當(dāng)需要對保持寄存器操作時，不同的數(shù)據(jù)類型占據(jù)的字節(jié)長度其實是不一致的，一個寄存器地址占兩個字節(jié)16位代表的只是一個單精度的數(shù)據(jù)。如C#的數(shù)據(jù)類型占據(jù)的長度如下
 
C# 數(shù)據(jù)類型和字節(jié)長度
所以在讀取寫入保持寄存器的時候不同類型需要讀取不同長度的字節(jié)才能拿到對應(yīng)類型的值，寫入的時候同理。如（int類型讀取2個數(shù)量為int的時候需要乘以2，也就是讀取4個寄存器才能拿到兩個int類型的數(shù)據(jù)）

三、MODBUS常用功能碼

MODBUS通訊協(xié)議格式

讀線圈寄存器——01H

從站發(fā)送讀取格式：

主站返回讀取格式：

解讀：
發(fā)送格式：
從站地址：01
功能碼：01
起始地址： 00 00
讀取數(shù)量： 00 02
CRC校驗：BD CB
接收格式：
從站地址：01
功能碼：01
返回字節(jié)數(shù)： 01
Data數(shù)據(jù)： 00（一個byte有8個bit，讀取兩個bit返回會補(bǔ)成字節(jié)用一個byte返回讀取兩個bit就行）
CRC校驗：BD CB

讀離散輸入狀態(tài)——02H

從站發(fā)送讀取格式：

主站返回讀取格式：

讀保持寄存器——03H

從站發(fā)送讀取格式：

主站返回讀取格式：

解析讀取返回：

為啥讀取是讀取兩個地址數(shù)量會返回四個byte字節(jié)？因為在保持寄存器里面兩個字節(jié)才對應(yīng)一個寄存器，你讀取兩個寄存器地址數(shù)量就需要四個字節(jié)來表示。
注意：在解析字節(jié)的時候數(shù)據(jù)的高低位順序倒序后才能表示一個數(shù)據(jù)

讀輸入寄存器——04H

同讀取保存寄存器一樣的格式，同上

寫單個線圈——05H

主站返回讀取格式：

解析：
寫入無誤的話返回同發(fā)送指令一樣；通斷標(biāo)志為FF00H表示寫ON，0000H表示寫OFF，

寫單個保持寄存器——06H

將地址0的保存寄存器的數(shù)據(jù)設(shè)置為10（單精度）

主站返回讀取格式：
響應(yīng)：同發(fā)送指令；

寫多個線圈——0FH

主站返回讀取格式：
響應(yīng)：

返回數(shù)據(jù)格式不返回Data數(shù)據(jù)

詳情：寫入數(shù)量為2的線圈，其中data1數(shù)據(jù)0x03代表0000 0011 將連續(xù)兩個線圈置為ON

寫多個保持寄存器——10H

主站返回讀取格式：
響應(yīng)：

返回數(shù)據(jù)格式不返回Data數(shù)據(jù)

詳情：寫入數(shù)量為2的線圈，其中data1,data2，data3，data4數(shù)據(jù)兩個代表一個單精度數(shù)據(jù)
0C 02表示一個3074 ，12 45代表一個4677

MODBUS TCP通訊協(xié)議格式

ModbusTCP的數(shù)據(jù)幀可分為兩部分：MBAP+PDU。

| 事務(wù)處理標(biāo)識| 協(xié)議標(biāo)識 | 字節(jié)長度 | 單元標(biāo)識符 | 功能碼 |起始地址H | 起始地址L |數(shù)量H | 數(shù)量L

事務(wù)處理標(biāo)識： 可以理解為報文的序列號，一般每次通信之后就要加1以區(qū)別不同的通信數(shù)據(jù)報文。
協(xié)議標(biāo)識符： 00 00表示ModbusTCP協(xié)議。
字節(jié)長度： 表示接下來的數(shù)據(jù)長度，單位為字節(jié)
單元標(biāo)識符： 可以理解為設(shè)備地址。

TCP跟RTU的協(xié)議格式其實基本上是一致的，只是TCP增加了報文頭MBAP，取消了RTU的從站地址跟CRC校驗