Modbus-RTU报文结构及常用功能码详解

Modbus-RTU报文结构及常用功能码

Modbus是一种串行通讯协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表的。现在的Modbus协议已经成为工业控制领域通信协议的业界标准，是工业电子设备间常用的通讯协议。

Modbus协议能够成为工业控制领域应用最广泛的协议，它具备了以下几个特点：

• 开放性架构：Modbus协议完全公开且无版权限制，企业可自由修改适配设备，降低开发成本。施耐德电气公开协议后，全球200余家企业推出兼容硬件；
• 跨平台兼容：支持RS-485、RS-232、以太网等多种物理层接口，覆盖从串行通信到TCP/IP网络的场景；
• 协议简单稳定：固定数据帧格式（地址+功能码+数据+校验）和主从通信模式，确保实时性及可靠性；

Modbus RTU协议

1. Modbus RTU协议的基本概念

Modbus RTU模式是二进制模式，数据流以字节为单位传输，每个字节的高位首先发送。传输数据时，使用了差错检测机制，以确保数据的完整性。通常RTU模式通过RS-485总线进行通讯，因为它能够支持多个设备（最多247个设备）并且支持长距离传输。

2. Modbus RTU通信的帧结构

用途	长度	描述
设备地址	1byte	从机有唯一的地址,范围1-247.地址0是广播地址,从机不会应答
功能码	1byte	主机要求从机执行的操作类型
数据	可变(0-252byte)	包含了命令的具体参数，格式和长度却决于功能码
CRC校验	2byte	检查数据在传输过程中是否有错误

3. Modbus RTU协议中的功能码

常用功能码表格

功能码	名称	操作数据类型	作用
0x01	读线圈（Read Coils)	位	取得一组逻辑线圈的当前状态(ON/OFF)
0x02	读离散输入寄存器（Read Discrete Inputs)	位	取得一组开关输入的当前状态(ON/OFF)
0x03	读保持寄存器（Read Holding Registers)	整型、浮点型、字符型	在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值
0x04	读输入寄存器（Read Input Registers)	整型、浮点型	在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值
0x05	写单个线圈寄存器 （Write Single Coil)	位	强置一个逻辑线圈的通断状态
0x06	写单个保持寄存器（Write Single Register)	整型、浮点型、字符型	把具体二进制值装入一个保持寄存器
0x0F	写多个线圈寄存器（Write Multiple Coils)	位	强置一串连续逻辑线圈的通断
0x10	写多个保持寄存器（Write Multiple Registers)	整型、浮点型、字符型	把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器

1.功能码 0x01-读线圈（Read Coils)

• 作用：读从机线圈寄存器，位操作，可读单个或多个；
• 发送指令：从机地址：0x01,寄存器开始地址：0x0017,共读取8个线圈。发送命令如下：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	寄存器数量(高8位)	寄存器数量(低8位)	CRC H	CRC L
0x01	0x01	0x00	0x17	0x00	0x08	0x8D	0xC8

Tx:01 01 00 17 00 08 8D C8

• 响应：返回数据每一位的对应的线圈状态，1表示ON，0表示OFF；

从机地址	功能码	返回字节数	data	CRC H	CRC L
0x01	0x01	0x01	0x17	0x11	0x86

Rx:01 01 01 17 11 86

2.功能码 0x02-读离散输入寄存器（Read Discrete Inputs)

• 作用：读从机离散输入寄存器，位操作，可读单个或多个；
• 发送指令：从机地址：0x01,寄存器开始地址：0x0017,共读取8个线圈。发送命令如下：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	寄存器数量(高8位)	寄存器数量(低8位)	CRC H	CRC L
0x01	0x02	0x00	0x17	0x00	0x08	0xC9	0xC8

Tx:01 02 00 17 00 08 C9 C8

• 响应：返回数据每一位的对应的线圈状态，1表示ON，0表示OFF；

从机地址	功能码	返回字节数	data	CRC H	CRC L
0x01	0x02	0x01	0x17	0xE1	0x86

Rx:01 02 01 17 E1 86

3.功能码 0x03-读保持寄存器（Read Holding Inputs)

• 作用：读从机保持寄存器，字节操作，可读单个或多个；
• 发送指令：从机地址：0x01,寄存器开始地址：0x0017,共读取1个寄存器。发送命令如下：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	寄存器数量(高8位)	寄存器数量(低8位)	CRC H	CRC L
0x01	0x03	0x00	0x17	0x00	0x01	0x34	0x0E

Tx:01 03 00 17 00 01 34 0E

• 响应：返回数据；

从机地址	功能码	返回字节数	data1H	data1L	CRC H	CRC L
0x01	0x03	0x02	0x17	0x01	0x76	0x74

Rx:01 03 02 17 01 76 74

4.功能码 0x04-读输入寄存器（Read Input Inputs)

• 作用：读从机输入寄存器，字节操作，可读单个或多个；
• 发送指令：从机地址：0x01,寄存器开始地址：0x0017,共读取1个寄存器。发送命令如下：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	寄存器数量(高8位)	寄存器数量(低8位)	CRC H	CRC L
0x01	0x04	0x00	0x17	0x00	0x01	0x81	0xCE

Tx:01 04 00 17 00 01 81 CE

• 响应：返回数据；

从机地址	功能码	返回字节数	data1H	data1L	CRC H	CRC L
0x01	0x04	0x02	0x17	0x01	0x77	0x00

Rx:01 04 02 17 01 77 00

5.功能码 0x05-写单个线圈寄存器（Write Single Coil)

• 作用：写单个线圈，位操作，只能写一个，写0xFF00表示线圈为ON，写0x0000表示线圈为OFF
• 发送指令：从机地址：0x01，设置线圈0x0017为ON。发送命令如下：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	DATAH	DATAL	CRC H	CRC L
0x01	0x05	0x00	0x17	0xFF	0x00	0x3C	0x3E

Tx:01 05 00 17 FF 00 3C 3E

• 响应：同发送数据；

6.功能码 0x06-写单个保持寄存器（Write Single Register)

• 作用：写单个保持寄存器，字节操作，只能写一个，
• 发送指令：从机地址：0x01，设置线圈0x0017为0x2193。发送命令如下：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	DATAH	DATAL	CRC H	CRC L
0x01	0x06	0x00	0x17	0x21	0x93	0x61	0xF3

Tx:01 06 00 17 21 93 61 F3

• 响应：同发送数据；

7.功能码 0x0F-写多个线圈（Write Multiple Coils）

• 作用：写多个线圈寄存器，数据区的位0表示OFF,位1表示ON；
• 发送指令：从机地址：0x01，线圈地址0x0012,写5个线圈。发送命令如下：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	寄存器数量(高8位)	寄存器数量(低8位)	字节数	DATAH	DATAL	CRC H	CRC L
0x01	0x0F	0x00	0x12	0x00	0x05	0x01	0x00	0x13	0x54	0x93

Tx:01 0F 00 12 00 05 01 00 13 54 93

• 响应：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	寄存器数量(高8位)	寄存器数量(低8位)	字节数	CRC H	CRC L
0x01	0x0F	0x00	0x12	0x00	0x05	0x01	0xCC	0xD7

Tx:01 0F 00 12 00 05 01 00 13 CC D7

8.功能码 0x10-写多个保持寄存器（Write Multiple Registers)

• 作用：写多个保持寄存器，字节操作，可写多个；
• 发送指令：从机地址：0x01，寄存器地址0x0012,写2个寄存器4个字节数据。发送命令如下：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	寄存器数量(高8位)	寄存器数量(低8位)	字节数	DATA1H	DATA1L	DATA2H	DATA2L	CRC H	CRC L
0x01	0x10	0x00	0x12	0x00	0x02	0x04	0x00	0x13	0x00	0x11	0x42	0xB3

Tx:01 0F 00 12 00 05 01 00 13 00 11 42 B3

• 响应：

从机地址	功能码	寄存器起始地址(高8位)	寄存器起始地址(低8位)	寄存器数量(高8位)	寄存器数量(低8位)	字节数	CRC H	CRC L
0x01	0x10	0x00	0x12	0x00	0x02	0x04	0x0C	0x8B

Tx:01 0F 00 12 00 02 04 0C 8B 

结语

Modbus RTU协议是工业控制系统中一种非常常见的通信协议，以其简单、可靠和高效的特点被广泛应用于各类设备的串行通信中。它适合小型到中型的系统，尤其在现场设备、PLC和传感器之间的通信中发挥着重要作用。然而，由于没有内建的安全机制，在使用时需要确保网络和通信的安全性。

---

推荐工具

• 免费的在线工具 Modbus RTU报文解析器
• 免费的在线工具 Modbus TCP报文解析器
• 免费的在线工具 Modbus ASCII报文解析器
• 好用！十六进制转浮点数 在线工具

---

关注我，获取更多有用的知识和工具