M
odbus通讯协议详解
Modbus RTU
通讯协议
在数据通讯上采用主从应答的方式进行。只能由主机（PC，HMI等）通过唯一从机地址发起请求，从机（终端设备）根据主机请求进行响应，即半双工通讯。该协议只允许主机发起请求，从机进行被动响应，因此从机不会主动占用通讯线路造成数据冲突。
类似
Modbus RTU
协议
的主从应答协议还有西门子的PPI、电表常用的DL/T645-2007等协议。
一、
modbus协议
格式
信息传输为异步方式，使用16进制进行通讯，信息帧格式：
|
地址码 |
功能码 |
数据区 |
CRC校验码 |
|
1字节 |
1字节 |
N字节 |
2字节 |
地址码
地址码是每个通讯信息帧的第一个字节，一般支持1到247，部分设备也支持0地址，用于接收主机的广播数据，每个从机在总线上地址必须唯一，只有与主机发送的地址码相符的从机才能响应返回数据。
功能码
功能码是每个通讯信息帧的第二个字节。主机发送，通过功能码告知从机设备应当执行何种操作。
常见的八种功能码：
|
功能码 |
定义 |
操作 |
|
01H |
读取线圈 |
读取一个或多个连续线圈状态 |
|
05H |
写单个线圈 |
操作指定位置的线圈状态 |
|
0FH |
写多个线圈 |
操作多个连续线圈状态 |
|
02H |
读取离散量输入 |
读取一个或多个连续离散输入状态 |
|
04H |
读取输入寄存器 |
读取一个或多个连续输入寄存器数据 |
|
03H |
读保持寄存器 |
读取一个或多个保持寄存器数据 |
|
06H |
写单个保持寄存器 |
把两个十六进制数据写入对应位置 |
|
10H |
写多个保持寄存器 |
把4*N个十六进制数据写入N个连续保持寄存器 |
数据区
数据区随功能码以及数据方向的不同而不同，这些数据可以是“寄存器首地址+读取寄存器数量”、“寄存器地址+操作数据”、“寄存器首地址+操作寄存数量+数据长度+数据”等不同的组合，在“功能码分析”详解不同功能码的数据区。
M
odb
us CRC
校验
Modbus RTU协议常用与工业现场对数据传输的稳定性和正确性有较高的要求，因此通过CRC校验保证数据传输的正确性和完整性。
二、
错误反馈
地址与CRC校验错误并不会收到从机的数据反馈，其他错误将向主机返回错误码。数据帧的第二位加上0X80表示请求发生错误（非法功能码、非法数据值等），错误数据帧如下：
|
地址码 |
功能码 |
错误码 |
CRC校验码 |
|
1字节 |
1字节 |
1字节 |
2字节 |
常见错误码如下：
|
值 |
名称 |
说明 |
|
01H |
非法的功能码 |
不支持该功能码操作寄存器 |
|
02H |
非法的寄存器地址 |
访问设备禁止访问的寄存器 |
|
03H |
非法的数据值 |
写入不支持的参数值 |
|
04H |
从机故障 |
设备工作异常 |
三、
通讯信息传输过程
通讯命令由主机发送从机时，与主机发送的地址码相符的从机接收通讯命令，如果CRC校验无误，则执行相应的操作，然后把执行结果（数据）返回给主机。返回信息中包含地址码、功能码、执行后的数据以及CRC校验码。如果地址不匹配或者CRC校验出错就不返回任何信息。
四、
功能码分析
功能码0
1H
：读线圈
例如：主机要读取从机地址为01H，起始线圈地址为00H的1个线圈状态，主机发送：
|
主机发送 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
01 |
|
|
起始线圈地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
00 |
|
|
线圈数量 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
01 |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
FD |
|
高字节 |
CA |
|
如果从机寄存器00H线圈闭合，从机返回：
|
从机返回 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
01 |
|
|
字节数 |
01 |
|
|
线圈状态 |
01 |
|
|
CRC校验码 |
低字节 |
90 |
|
高字节 |
48 |
|
仿真演示：
功能码0
FH
：写多个线圈
例如：主机要控制从机地址为01H，起始线圈地址为00H的4个线圈状态，主机发送：
|
主机发送 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
0F |
|
|
起始线圈地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
00 |
|
|
线圈数量 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
04 |
|
|
写入字节数 |
01 |
|
|
控制方式 |
00(全部断开)、0F(全部闭合) |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
XX |
|
高字节 |
XX |
|
功能码0FH操作，从机返回：
|
从机返回 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
0F |
|
|
起始线圈地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
00 |
|
|
线圈数量 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
04 |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
54 |
|
高字节 |
08 |
|
仿真演示：
功能码0
2H
：读离散输入
例如：主机要读取从机地址为01H，起始离散量地址为00H的4个输入状态，主机发送：
|
主机发送 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
02 |
|
|
起始离散量地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
00 |
|
|
读取数量 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
04 |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
79 |
|
高字节 |
C9 |
|
如果从机首地址00H开始的4离散输入全部检测到输入，从机返回：
|
从机返回 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
02 |
|
|
字节数 |
01 |
|
|
离散输入状态 |
0F |
|
|
CRC校验码 |
低字节 |
E1 |
|
高字节 |
8C |
|
仿真演示：
功能码0
4H
：读取输入寄存器
例如：主机要读取从机地址为01H，起始寄存器地址为02H的1个输入寄存器数据，主机发送：
|
主机发送 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
04 |
|
|
起始寄存器地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
02 |
|
|
寄存器数量 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
01 |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
90 |
|
高字节 |
0A |
|
如果从机输入寄存器02H的数据为3344H，从机返回：
|
从机返回 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
04 |
|
|
字节数 |
02 |
|
|
寄存器05H数据 |
高字节 |
33 |
|
低字节 |
44 |
|
|
CRC校验码 |
低字节 |
AD |
|
高字节 |
F3 |
|
仿真演示：
功能码0
3H
：读保持寄存器
例如：主机要读取从机地址为01H，起始寄存器地址为05H的2个保持寄存器数据，主机发送：
|
主机发送 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
03 |
|
|
起始寄存器地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
05 |
|
|
寄存器数量 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
02 |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
D4 |
|
高字节 |
0A |
|
如果从机保持寄存器05H、06H的数据为1122H、3344H，从机返回：
|
从机返回 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
03 |
|
|
字节数 |
04 |
|
|
寄存器05H数据 |
高字节 |
11 |
|
低字节 |
22 |
|
|
寄存器06H数据 |
高字节 |
33 |
|
低字节 |
44 |
|
|
CRC校验码 |
低字节 |
4B |
|
高字节 |
C6 |
|
仿真演示：
功能码0
6
H：写单个保持寄存器
例如：主机写入9988H的数据给从机地址为01H，寄存器地址为0050H的寄存器，主机发送：
|
主机发送 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
06 |
|
|
寄存器地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
50 |
|
|
写入值 |
高字节 |
99 |
|
低字节 |
88 |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
E3 |
|
高字节 |
ED |
|
从机返回与主机请求相同；
功能码1
0H
：写多个保持寄存器
例如：主机要把数据0005H、2233H保存到从机地址为01H，起始寄存器地址为0020H的2个寄存器中，主机发送：
|
主机发送 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
10 |
|
|
起始寄存器地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
20 |
|
|
寄存器数量 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
02 |
|
|
写入字节数 |
04 |
|
|
0000H 寄存器待写入 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
05 |
|
|
0001H 寄存器待写入 |
高字节 |
22 |
|
低字节 |
33 |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
B9 |
|
高字节 |
03 |
|
功能码10H操作，从机返回：
|
从机返回 |
发送数据（HEX） |
|
|
地址码 |
01 |
|
|
功能码 |
10 |
|
|
起始寄存器地址 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
20 |
|
|
寄存器数量 |
高字节 |
00 |
|
低字节 |
02 |
|
|
CRC校验 |
低字节 |
40 |
|
高字节 |
02 |
|
仿真演示：
