MODBUS協(xié)議介紹(Modbus協(xié)議的類型有哪些?)

　　Modbus是一種串行通信協(xié)議，由于其協(xié)議簡(jiǎn)單易用，且沒有版權(quán)要求，目前已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。Modbus協(xié)議由Modicon公司在1979年提出，目標(biāo)是為使用可編程邏輯控制器(PLC)通信。Modicon后來被施耐德電氣Schneider Electric收購(gòu)，Modbus 協(xié)議現(xiàn)在也成為 工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。

　　即總線協(xié)議。比如串口協(xié)議、IIC協(xié)議、SPI都是通信協(xié)議。你接觸到這種協(xié)議,相信你所處的行業(yè)是工業(yè)方面或者你的產(chǎn)品用于工業(yè)。

　　總體來說，Modbus協(xié)議被工業(yè)領(lǐng)域接受主要的原因如下：

　　公開發(fā)表并且無版權(quán)要求

　　易于部署和維護(hù)

　　對(duì)供應(yīng)商來說，修改移動(dòng)本地的比特或字節(jié)沒有很多限制。

　　簡(jiǎn)單來說，免費(fèi)+簡(jiǎn)單+方便修改!

　　Modbus協(xié)議類型

　　Modbus協(xié)議屬于應(yīng)用層的報(bào)文傳輸協(xié)議，Modbus目前有兩個(gè)主要版本 Modbus串口，Modbus TCP/IP，Modbus 串口又有兩個(gè)變種：Modbus RTU是一種緊湊的，采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)的方式，Modbus ASCII是一種人類可讀的，冗長(zhǎng)的表示方式。三者的協(xié)議并不相同，但有類似的地方，所以說Modbus協(xié)議時(shí)，最好說這三種類型中的一種。

　　ModBus協(xié)議內(nèi)容介紹

　　設(shè)備必須要有RTU協(xié)議!這是Modbus協(xié)議上規(guī)定的，且默認(rèn)模式必須是RTU，ASCII作為選項(xiàng)。所有設(shè)備都有RTU協(xié)議，ASCII協(xié)議很少，Modbus協(xié)議，只需要了解RTU協(xié)議，ASCII作為學(xué)習(xí)的了解就足夠了。

　　ModBus協(xié)議最基本的通信單位是幀，整個(gè)ModBus幀又被稱之為應(yīng)用數(shù)據(jù)單元(ADU)，ADU中又包含了協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)用于傳真正需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。Modbus協(xié)議幀從上圖可以看出：

　　幀結(jié)構(gòu) = 地址域 + 功能碼 + 數(shù)據(jù) + 差錯(cuò)校驗(yàn)

　　地址域: 占用一個(gè)字節(jié)，范圍0-255，其中有效范圍是1-247，其他有特殊用途，比如255是廣播地址(廣播地址就是應(yīng)答所有地址，正常地需要兩個(gè)設(shè)備的地址一樣才能進(jìn)行查詢和回復(fù))。每個(gè)終端設(shè)備的地址是唯一的，如果查詢某個(gè)終端設(shè)備，必須包含該設(shè)備的地址。終端回應(yīng)也會(huì)包含該地址，通過該地址，主機(jī)知道哪個(gè)終端在與自己進(jìn)行通信。

　　功能碼: 常用的功能碼有01、05、03、06、16。一般占用一個(gè)字節(jié)，功能碼的意義就是，知道這個(gè)指令是干啥的，比如你可以查詢從機(jī)的數(shù)據(jù)，也可以修改數(shù)據(jù)，所以不同功能碼對(duì)應(yīng)不同功能。常用的功能碼是03和06。

　　數(shù)據(jù): 通信的主要內(nèi)容，可能是數(shù)值、參考地址或者極限值。可能是終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時(shí)采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)功能碼不同，有不同結(jié)構(gòu)。

　　差錯(cuò)校驗(yàn): 為了保證數(shù)據(jù)不錯(cuò)誤，增加這個(gè),然后把前面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算看數(shù)據(jù)是否一致，如果一致，就說明這個(gè)數(shù)據(jù)是正確的，我再回復(fù);如果不一樣，說明你這個(gè)數(shù)據(jù)在傳輸?shù)臅r(shí)候出了問題，數(shù)據(jù)不對(duì)的，所以就拋棄了。有時(shí)，由于電噪聲和其它干擾，一組數(shù)據(jù)在從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備時(shí)在線路上可能會(huì)發(fā)生一些改變，出錯(cuò)校驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC主機(jī)或者終端不去響應(yīng)那些傳輸過程中發(fā)生了改變的數(shù)據(jù)，這就提高了系統(tǒng)的安全性和效率，出錯(cuò)校驗(yàn)使用了16位循環(huán)冗余的方法。

　　ModBus協(xié)議傳輸和應(yīng)答架構(gòu)

　　Modbus協(xié)議

　　Modbus協(xié)議是一個(gè)主/從架構(gòu)的協(xié)議。在同一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)中同一時(shí)刻只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是主(master)節(jié)點(diǎn)，其他使用Modbus協(xié)議參與通信的節(jié)點(diǎn)是從(slave)節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)的最大編號(hào)為247。每一個(gè)slave設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址。

　　在串行網(wǎng)絡(luò)中，通訊總是由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起 ，子節(jié)點(diǎn)在沒有收到主節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求時(shí)不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)。各個(gè)子節(jié)點(diǎn)之間不會(huì)直接相互通信。

　　在以太網(wǎng)，任何一個(gè)設(shè)備都能發(fā)送一個(gè)Modbus命令，通常啟動(dòng)指令是某個(gè)主節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)行應(yīng)答、在同一個(gè)時(shí)刻，主節(jié)點(diǎn)只會(huì)發(fā)起一個(gè)Modbus事務(wù)處理。什么是事務(wù)處理呢?其實(shí)就是一次網(wǎng)絡(luò)上完整的應(yīng)答通訊。主要包含兩種形式，1 單播模式 ， 2 廣播模式。

　　所謂單播模式就是主節(jié)點(diǎn)給某個(gè)指定的節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息(通過ADU中的地址域指定)，從節(jié)點(diǎn)收到并處理完請(qǐng)求后，從節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)應(yīng)答報(bào)文，在這種模式下，一個(gè)Modbus事務(wù)包含兩個(gè)報(bào)文，一個(gè)來自主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求，一個(gè)來自子節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答。

　　Modbus協(xié)議單播模式

　　所謂廣播模式，是主節(jié)點(diǎn)向所有的子節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的請(qǐng)求報(bào)文的地址域值為0時(shí)，代表廣播請(qǐng)求，所有的從節(jié)點(diǎn)都需要接受處理，但不需要向主節(jié)點(diǎn)返回報(bào)文。

　　Modbus協(xié)議廣播模式

　　其實(shí)在物理層所有設(shè)備都會(huì)收到所有的請(qǐng)求，但地址域不為0時(shí)，從機(jī)判斷當(dāng)前為單播模式，只有地址域和自身地址號(hào)相同的從機(jī)才會(huì)響應(yīng)請(qǐng)求，當(dāng)?shù)刂酚驗(yàn)?時(shí)，從機(jī)判斷為廣播消息，所有的從機(jī)都會(huì)執(zhí)行指令，所有收到指令的設(shè)備都會(huì)運(yùn)行，只不過不回應(yīng)指令。