Modbus通讯协议

第1章输入和输出信号

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| 数据类型 | 用途 | 备注 |
| 模拟输出(Analog Output，AO) | 用于控制例如调节电机转速、温度等设备的工作状态 | 遥调 |
| 模拟输入(Analog Input，AI) | 用于测量例如温度、压力、流量等物理量 | 遥测 |
| 数字输出(Digital Output，DO) | 用于控制开关、继电器、LED等数字设备 | 遥控 |
| 数字输入(Digital Input，DI) | 用于检测开关的状态、传感器的触发等 | 遥信 |

注：

AO：通常使用 DAC（数字到模拟转换器）将数字信号转换为模拟信号输出。

AI：模拟信号通过 ADC（模拟到数字转换器）转换为数字信号，以便在计算机或控制系统中进行处理。

第2章传输时间

波特率 ：信号变化频率，单位是 Baud（或Hz）。
比特率 ：数据传输速率，单位是 比特/秒（bps）。

2.1 每个字节传输的时间

假定是115200 Baud。

2.1.1 计算每个比特的时间

2.1.2 计算每个字节的时间

2.2 每个字符传输的时间

为了使软件更容易判断一帧数据包是否结束，Modbus规定两帧数据包之间至少有3.5 个字符时间的空闲间隔，叫做3.5T:

当串口波特率大于19200时，那么3.5T固定为1750us;

要计算字符传输时间，我们需要知道以下几个因素：

波特率（Baud Rate）：115200 波特。
字符的位数：一个标准的字符通常由 8 位（1 字节）组成，通常还会有起始位和停止位。

假设：

1 字符 = 1 字节（8 位）
起始位和停止位 ：通常，串口传输使用 1 个起始位 和 1 或 2 个停止位 。我们假设使用 1 个停止位 和 1 个起始位。

计算步骤：

每个字符传输的总位数 = 1 个起始位 + 8 个数据位 + 1 个停止位 = 10 位。
波特率 = 115200 波特，即每秒传输 115200 个信号变化。
每个字符的传输时间 = 总位数波特率\frac{\text{总位数}}{\text{波特率}}波特率总位数

计算：

每个字符的传输时间大约是 86.8 微秒。

第3章 Modbus协议栈模型

第4章 Modbus的通信机制

主机和从机之间，必须由主机先主动发生请求报文，从机才能再发送响应报文。

也就是从机不能主动上发报文。

第5章 Modbus寄存器种类

助记：两个状态，两个寄存器。状态肯定是数字量，寄存器肯定是模拟量。

第6章寄存器的地址分配

注意：PLC的地址是从1开始，NCU的地址是从0开始

第7章 Modbus 消息帧格式

7.1 ModbusRTU消息帧格式

7.1.1 ModbusRTU的消息帧

7.2 Modbus ASCII消息帧格式

7.3 ModbusTCP消息帧格式

7.3.1 ModbusTCP的MBAP

第8章 Modbus 功能码

第9章 Modbus交互示例

9.1 读取线圈状态报文(0x01)

注：每个线圈的状态就是一个寄存器。

从0x0013地址开始读取线圈状态，需要读取0x0025个寄存器(线圈)的状态。

9.2 响应报文

注：

ON：表示一个寄存器的状态，可以是0xFF00;

OFF: 表示的还是一个寄存器(线圈状态)，可以是0x0000

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| 地址范围 | 取值 |||||||| 字节值 |
| 0x0013~0x001B | ON | ON | OFF | OFF | ON | OFF | ON | OFF | 0x53 |
| | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0x53 |
| | 低地址空间 || | | | | 高地址空间 || |

所以0x0101 0011 总共有8个数据位，每个位为一个线圈状态，共计8个线圈的状态。

第10章 Modbus异常功码

|--------|--------|--------------------|---|
| 代码 | 名称 | 含义 | |
| 0x00 | 成功码 | 成功响应 | |
| 0x01 | 非法功能 | 从机不支持此功能码 | |
| 0x02 | 非法地址 | 指定的地址在从机中不存在 | |
| 0x03 | 非法数据值 | 指定的数据超过范围或者不允许使用 | |
| 0x04 | 从机故障 | 从机处理响应的过程中，出现未知错误等 | |

cpp 复制代码

/* 异常信息编码 */
#define ExeptionCode_0_success					0			/* 成功 */
#define ExeptionCode_1_Validatefunctioncode		1			/* 功能码错误 */
#define ExeptionCode_2_ValidatedataAddress		2			/* 地址错误 */
#define ExeptionCode_3_ValidateDataValue	    3			/* 数据错误 */
#define ExeptionCode_4_ExecuteError				4			/* 功能执行错误 */