1、modbus协议简介

modbus是工业现场总线通信协议中应用较为成熟稳定的协议。理解起来也比较简单。modbus数据传输采用大端模式

1.1功能码简要说明

modbus定义了不同的功能码来操作不同类型的数据。具体如下：

序号	功能码	名称	读写	寄存器数据类型	说明
1	0x01	读线圈寄存器	R	bit	读输出开关量，每个bit代表一个信号。类比mcu的通用输出口
2	0x02	读离散输入寄存器	R	bit	读输入开关量，每个bit代表一个信号。类比mcu的通用输入口
3	0x03	读保持寄存器	R	uint16	读数据，每个数据是16位
4	0x04	读输入寄存器	R	uint16	读输入数据，每个数据是16位，类比模拟量输入信号
5	0x05	写单个线圈寄存器	W	bit	写输出开关量，每个bit代表一个信号。类比mcu的通用输出口
6	0x06	写单个保持寄存器	W	uint16	写数据，每个数据是16位
7	0x0f	写多个线圈寄存器	W	bit	写输出开关量，每个bit代表一个信号。类比mcu的通用输出口
8	0x10	写多个保持寄存器	W	uint16	写数据，每个数据是16位

1.2线圈寄存器读写操作（读输出口状态，设置输出口状态）

1.2.1 读单个线圈寄存器（功能码0x01）

字节	1	2	3	4	5	6	7	8
说明	通信地址	功能码	数据高地址	数据低地址	数据长度高字节	数据长度低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x01	0x00	0x00	0x00	0x01	0xFD	0xCA

数据地址：开始读取的首地址
数据长度：读取的长度，注意由于线圈寄存器的最小单位是bit，所以改长度对应的读取的bit数量，上面的例子中读取的是地址第一个线圈寄存器的值

如果线圈寄存器的值为1，则返回如下数据：

字节	1	2	3	4	5	5
说明	通信地址	功能码	字节数	数据0	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x01	0x01	0x01	0x90	0x48

1.2.2写单个线圈寄存器（功能码0x05）

将单个线圈寄存器写1，注意写1要发送0xff 0x00

字节	1	2	3	4	5	6	7	8
说明	通信地址	功能码	数据高地址	数据低地址	数据长度高字节	数据长度低字节	CRC低字节	CRC高字节
寄存器置1	0x01	0x05	0x00	0x00	0xFF	0x00	0x8C	0x3A

返回数据为发送的数据：
01 05 00 00 FF 00 8C 3A

将单个线圈寄存器写0，注意写0要发送0x00 0x00

字节	1	2	3	4	5	6	7	8
说明	通信地址	功能码	数据高地址	数据低地址	数据长度高字节	数据长度低字节	CRC低字节	CRC高字节
寄存器置0	0x01	0x05	0x00	0x00	0x00	0x00	0xCD	0xCA

返回的数据为发送的数据：
01 05 00 00 00 00 CD CA

1.2.3读多个线圈寄存器（功能码0x01）

读取两个线圈寄存器，假如线圈寄存器1值为1，线圈寄存器2值为1则，
读
01 01 00 00 00 02 BD CB
数据返回
01 01 01 03 11 89

返回的值为3，3的2进制表述为11b

1.2.4写多个线圈寄存器（功能码0x0F）

字节	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
说明	通信地址	功能码	数据高地址	数据低地址	线圈数量高字节	线圈数量低字节	字节数量	数据	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x0F	0x00	0x00	0x00	0x02	0x01	0x03	0x9E	0x96

上面的例子是将第一和第二个线圈写入1。0x03的二进制为11b。
返回的数据格式如下：

字节	1	2	3	4	5	6	9	10
说明	通信地址	功能码	数据高地址	数据低地址	线圈数量高字节	线圈数量低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x0F	0x00	0x00	0x00	0x02	0xD4	0x0A

注意，当写入的线圈数量不大于8则字节数量为1，数据为1个字节。如果长度超过8，则字节数量为2，字节8对应1-8线圈的值，字节9对应线圈9-16的值，字节10和11为crc

1.3读输入离散输入寄存器（功能码0x02）

字节	1	2	3	4	5	6	7	8
说明	通信地址	功能码	数据高地址	数据低地址	读取数量高字节	读取数量低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x02	0x00	0x00	0x00	0x04	0xFD	0xCA

上面读取了4个离散输入寄存器的值，假如4个寄存器的值为0101b，则返回数据如下：

字节	1	2	3	4	7	8
说明	通信地址	功能码	字节数量	数据	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x02	0x01	0x05	0x61	0x8b

其中的每个bit代表io口的输入值。

1.4读取输入寄存器（功能码0x04）

输入寄存器读取的是类似模拟量的数据，每个数据占16bit。而离散输入寄存器每个bit占1个bit，这是这两者的区别。

字节	1	2	3	4	5	6	7	8
说明	通信地址	功能码	数据高地址	数据低地址	读取数量高字节	读取数量低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x04	0x00	0x00	0x00	0x01	0x90	0x0a

上面读取了1个输入寄存器值，假如寄存器的值为0x1000，从机的返回如下：

字节	1	2	3	4	7	8
说明	通信地址	功能码	字节数量	寄存器数据高字节	寄存器数据低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x04	0x02	0x10	0x00	0xb4	0xf0

读取4个输入寄存器如下：
01 04 00 00 00 04 F1 C9
返回数据
01 04 08 10 00 10 01 10 02 10 03 F2 90
返回的数据长度：8字节
第一个寄存器值：0x1000
第二个寄存器值：0x1001
第三个寄存器值：0x1002
第四个寄存器值：0x1003

1.5 保持寄存器读写操作

1.5.1读保持寄存器（功能码0x03）

字节	1	2	3	4	5	6	7	8
说明	通信地址	功能码	寄存器高地址	寄存器低地址	读取数量高字节	读取数量低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x03	0x00	0x00	0x00	0x02	0xc4	0x0b

上面读取了两个寄存器的值，假如第一个寄存器值0x147b，第二个寄存器值0x3f8e，则从机的返回数据如下：

字节	1	2	3	4	7	8	9	10	11
说明	通信地址	功能码	字节数量	第一个寄存器数据高字节	第一个寄存器数据低字节	第二个寄存器数据高字节	第二个寄存器数据低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x03	0x04	0x14	0x7b	0x3F	0x8E	0x1E	0x4E

1.5.2写单个保持寄存器（功能码0x06）

字节	1	2	3	4	5	6	7	8
说明	通信地址	功能码	寄存器高地址	寄存器低地址	写入值高字节	写入值低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x06	0x00	0x00	0x00	0x02	0x08	0x0b

如果写入成功：则返回发送下去的值
01 06 00 00 00 02 08 0B
这样就成功将第一个寄存器的值写为0x0002

1.5.3写多个保持寄存器（功能码0x10）

字节	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
说明	通信地址	功能码	寄存器高地址	寄存器低地址	寄存器数量高字节	寄存器数量低字节	写入字节数	第一个寄存器值高字节	第一个寄存器值低字节	第二个寄存器值高字节	第二个寄存器值低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x10	0x00	0x00	0x00	0x02	0x04	0x00	0x01	0x00	0x02	0x23	0xae

如果写入正常则从机的返回值如下：

字节	1	2	3	4	5	6	9	10
说明	通信地址	功能码	数据高地址	数据低地址	线圈数量高字节	线圈数量低字节	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x10	0x00	0x00	0x00	0x02	0x41	0xc8

这样就正常将第一个寄存器写入0x0001,第二个寄存器写入0x0002

1.6 错误反馈

如果发送的命令有问题，则会返回错误帧，如果是crc错误，从机是不会返回任何数据。从机返回错误的格式如下：

字节	1	2	3	9	10
说明	地址码	功能码	错误码	CRC低字节	CRC高字节
示例	0x01	0x80+功能码	0x00

常见错误码

错误码	名称	说明
0x01	非法功能码	不支持该功能码操作寄存器
0x02	非法的寄存器地址	设备没有该地址
0x03	非法的数据	数据格式不对
0x04	从机故障	从机工作不正常