Modbus RTU - 技术栈

一是什么

工业串口问答协议走RS485/RS232，主站问，从站答

RTU（Remote Terminal Unit）远程终端单元

二RTU帧格式

从站地址	功能码	数据区	CRC16 校验
1 字节	1 字节	N 字节	2 字节（低字节在前）

三串口基础

3.1引用

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using System.IO.Ports;

3.2串口参数（必须和从站完全一致！）

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SerialPort sp = new SerialPort("COM1")
{
    BaudRate=9600,
    DataBits =8, 
    Parity = StopBits.One,
    ReadTimeout = 1000,
    WriteTiemout = 1000
};
sp.Open();
sp.Close();

3.3CRC校验（Modbus）

发之前算，收之后验。 CRC 不包含自己的两个字节。

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// Modbus CRC16
public static ushort Crc16(byte[] data, int len)
{
    ushort crc = 0xFFFF;
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        crc ^= data[i];
        for (int j = 0; j < 8; j++)
        {
            if ((crc & 0x0001) != 0)
                crc = (ushort)((crc >> 1) ^ 0xA001);
            else
                crc >>= 1;
        }
    }
    return crc;
}

使用

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byte[] frame = new byte[] { 0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02 };
ushort crc = Crc16(frame, frame.Length);
// 拼到后面：低字节在前
byte[] sendBuf = frame.Concat(new byte[] { (byte)crc, (byte)(crc >> 8) }).ToArray();

四发送RTU请求

目标：从站地址 1，读寄存器 0，数量 2

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// 1. 构造帧（不含 CRC）
byte[] req = new byte[]
{
    0x01,       // 从站地址
    0x03,       // 功能码：读保持寄存器
    0x00, 0x00, // 起始地址 0
    0x00, 0x02  // 寄存器数量 2
};

// 2. 加 CRC
ushort crc = Crc16(req, req.Length);
byte[] send = new byte[req.Length + 2];
Buffer.BlockCopy(req, 0, send, 0, req.Length);
send[req.Length] = (byte)crc;
send[req.Length + 1] = (byte)(crc >> 8);

// 3. 串口发送
sp.Write(send, 0, send.Length);

五C# 接收 RTU 应答

应答帧格式（03 应答）

从站地址 03 字节数 N 数据1 数据2 ... CRC低 CRC高

接收 + 校验 + 解析

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// 收 1 帧（先按最大长度收，再处理）
byte[] recvBuf = new byte[256];
int len = sp.Read(recvBuf, 0, recvBuf.Length);
byte[] frame = recvBuf.Take(len).ToArray();

// 1. 校验 CRC
if (frame.Length < 2) return;
ushort recvCrc = (ushort)(frame[frame.Length - 2] | (frame[frame.Length - 1] << 8));
ushort calcCrc = Crc16(frame, frame.Length - 2);
if (recvCrc != calcCrc)
{
    Console.WriteLine("CRC 错误");
    return;
}

// 2. 检查地址、功能码
byte slaveId = frame[0];
byte func = frame[1];
if (slaveId != 1 || func != 0x03)
{
    Console.WriteLine("应答不匹配");
    return;
}

// 3. 解析数据
byte numBytes = frame[2];
for (int i = 0; i < numBytes; i += 2)
{
    ushort val = (ushort)(frame[3 + i] << 8 | frame[3 + i + 1]);
    Console.WriteLine("寄存器值：" + val);
}

完整示例

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using System;
using System.IO.Ports;
using System.Linq;

class ModbusRtuDemo
{
    static SerialPort sp;

    static void Main()
    {
        sp = new SerialPort("COM1", 9600, Parity.None, 8, StopBits.One)
        {
            ReadTimeout = 1000,
            WriteTimeout = 1000
        };
        sp.Open();
        Console.WriteLine("串口打开");

        // 发：从站1，读寄存器0，2个
        byte[] req = { 0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02 };
        ushort crc = Crc16(req, req.Length);
        byte[] send = req.Concat(new byte[] { (byte)crc, (byte)(crc >> 8) }).ToArray();
        sp.Write(send, 0, send.Length);
        Console.WriteLine("已发送：" + BitConverter.ToString(send));

        // 收
        byte[] buf = new byte[256];
        int len = sp.Read(buf, 0, buf.Length);
        byte[] frame = buf.Take(len).ToArray();
        Console.WriteLine("收到：" + BitConverter.ToString(frame));

        // CRC 校验
        ushort rCrc = (ushort)(frame[frame.Length - 2] | (frame[frame.Length - 1] << 8));
        ushort cCrc = Crc16(frame, frame.Length - 2);
        Console.WriteLine(rCrc == cCrc ? "CRC 正确" : "CRC 错误");

        sp.Close();
    }

    public static ushort Crc16(byte[] data, int len)
    {
        ushort crc = 0xFFFF;
        for (int i = 0; i < len; i++)
        {
            crc ^= data[i];
            for (int j = 0; j < 8; j++)
            {
                if ((crc & 0x0001) != 0)
                    crc = (ushort)((crc >> 1) ^ 0xA001);
                else
                    crc >>= 1;
            }
        }
        return crc;
    }
}

六第三方库

NModbus4/新Modbus

NModbus4 示例

cs 复制代码

using Modbus.Device;
using System.IO.Ports;

var sp = new SerialPort("COM1", 9600, Parity.None, 8, StopBits.One);
sp.Open();
var master = ModbusFactory.CreateRtuMaster(sp);
ushort[] regs = master.ReadHoldingRegisters(1, 0, 2); // 从站1，地址0，2个