通信Modbus是如何工作的？

學(xué)電子需要掌握一些常見的通信協(xié)議，Modbus就屬其中一種，Modbus在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用非常廣泛，很多工業(yè)電子設(shè)備的系統(tǒng)中基本都有它的存在。

今天針對(duì)初學(xué)描述關(guān)于一些Modbus常見的問題。

什么是Modbus？

Modbus 是由 Modicon 公司（現(xiàn)施耐德），于1979年針對(duì) PLC 開發(fā)的一種通信協(xié)議，當(dāng)時(shí)主要用于工業(yè)電子設(shè)備之間聯(lián)網(wǎng)通信。

Modbus 是一種應(yīng)用層通信息協(xié)議，位于 OSI（開放式系統(tǒng)互聯(lián)通信）模型的第 7 層。它在不同類型的總線或網(wǎng)絡(luò)上連接的設(shè)備之間提供客戶端/服務(wù)器通信。

Modbus 是由一個(gè) Master（主機(jī)） 和最多 247 個(gè) Slave（從機(jī)）組成的通信網(wǎng)絡(luò)。

更多關(guān)于Modbus的介紹，可以參看：

https://modbus.org/

Modbus干什么用？

Modbus 是一種開放的通信協(xié)議，你可以免費(fèi)將其應(yīng)用到你的設(shè)備中，而無需支付版稅。

Modbus 是一種廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，你和其他廠家的設(shè)備，如果都遵循 Modbus 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，就可以進(jìn)行通信傳輸數(shù)據(jù)。

Modbus是如何工作的？

Modbus 通常底層基于 UART 串口485進(jìn)行通信，最簡(jiǎn)單的一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備通信，就是通過串口Tx和Rx進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)。

底層串口的通信，就是大家熟悉的“0”“1”通信，在這個(gè)基礎(chǔ)上，添加 Modbus 通信協(xié)議，方便解析協(xié)議和多設(shè)備組網(wǎng)。

一主多從，在從設(shè)備中都有唯一的地址，通過解析從機(jī)地址，主機(jī)就能和對(duì)應(yīng)的從機(jī)進(jìn)行通信。

什么是Modbus ASCII？

Modbus ASCII是Modbus協(xié)議中的一種傳輸方式，對(duì)應(yīng)的還有另外一種

Modbus RTU傳輸方式。

施耐德電氣（Schneider Electric）收購了Modicon公司之后，有推出了Modbus TCP協(xié)議。

協(xié)議格式：

什么是從機(jī)地址？

從機(jī)地址（或從站ID），就是為每一個(gè)從設(shè)備分配的唯一地址，方便主機(jī)建立通信時(shí)進(jìn)行識(shí)別，從機(jī)地址在出廠時(shí)就會(huì)設(shè)置好。

什么是功能碼？

功能碼是 Modbus 通信協(xié)議中的一項(xiàng)，主機(jī)發(fā)送的第二個(gè)字節(jié)就是功能碼。就是你看到的讀寫線圈寄存器那些內(nèi)容。

下面貼幾個(gè)常見功能碼：

什么是CRC？

正規(guī)的通信協(xié)議基本都有校驗(yàn)碼，目的就是為了確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)沒有錯(cuò)誤。像校驗(yàn)和、CRC校驗(yàn)等是嵌入式設(shè)備通信協(xié)議常見的校驗(yàn)碼。

Modbus使用CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)，其校驗(yàn)信息位于消息末尾的兩個(gè)字節(jié)。

這里推薦閱讀文章《自定義串口通信協(xié)議》中文末校驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容。

參考：

http://www.simplymodbus.ca/crc.xls

什么是字/字節(jié)排序？

字節(jié)排序就是先存儲(chǔ)（傳輸）高字節(jié)，還是先傳輸?shù)妥止?jié)。比如：0x1234，它是兩個(gè)字節(jié)，傳輸時(shí)通常是分0x12和0x34傳輸。

在通信中，會(huì)牽涉到一個(gè)字節(jié)排序的問題，但在Modbus 規(guī)范中并未準(zhǔn)確定義數(shù)據(jù)在寄存器中的存儲(chǔ)方式。

Modbus標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議沒有具體約定，就需要開發(fā)者在開發(fā)過程中人為約定先傳輸高字節(jié)，還是低字節(jié)。

最后

Modbus是一種應(yīng)用非常廣泛的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，工業(yè)自動(dòng)化、電子、嵌入式等這些專業(yè)的同學(xué)，建議都抽時(shí)間學(xué)習(xí)一下。

由于時(shí)間有限，本文只介紹了一些基礎(chǔ)內(nèi)容，更多介紹和協(xié)議具體內(nèi)容，請(qǐng)到官網(wǎng)深入了解。

https://modbus.org/