這篇在簡書發過一次，增加了一點內容，嘗試一下用CSDN

1 簡介

modbus由MODICON公司於1979年開發，是一種工業現場匯流排協議標準。1996年施耐德公司推出基於乙太網TCP/IP的modbus協議：modbusTCP。

Modbus協議是一項應用層報文傳輸協議，包括ASCII、RTU、TCP三種報文型別。

標準的Modbus協議物理層介面有RS232、RS422、RS485和乙太網介面，採用master/slave方式通訊。

2 ModbusTCP資料幀

ModbusTCP的資料幀可分為兩部分：MBAP+PDU。

2.1 報文頭MBAP

MBAP為報文頭，長度為7位元組，組成如下：

事務處理標識 ：可以理解為報文的序列號，一般每次通訊之後就要加1以區別不同的通訊資料報文。
協議識別符號 ：00 00表示ModbusTCP協議。
長度 ：表示接下來的資料長度，單位為位元組。
單元識別符號 ：可以理解為裝置地址。

2.2 幀結構PDU

PDU由功能碼+資料組成。功能碼為1位元組，資料長度不定，由具體功能決定。

2.2.1 功能碼

modbus的操作物件有四種：線圈、離散輸入、輸入暫存器、保持暫存器。

• 線圈：PLC的輸出位，開關量，在MODBUS中可讀可寫
• 離散量：PLC的輸入位，開關量，在MODBUS中只讀
• 輸入暫存器：PLC中只能從模擬量輸入端改變的暫存器，在MODBUS中只讀
• 保持暫存器：PLC中用於輸出模擬量訊號的暫存器，在MODBUS中可讀可寫

根據物件的不同，modbus的功能碼有：

• 0x01：讀線圈
• 0x05：寫單個線圈
• 0x0F：寫多個線圈
• 0x02：讀離散量輸入
• 0x04：讀輸入暫存器
• 0x03：讀保持暫存器
• 0x06：寫單個保持暫存器
• 0x10：寫多個保持暫存器

2.2.2 PDU詳細結構

0x01：讀線圈
在從站中讀1~2000個連續線圈狀態，ON=1,OFF=0

• 請求：MBAP 功能碼 起始地址H 起始地址L 數量H 數量L（共12位元組）
• 響應：MBAP 功能碼 資料長度 資料（一個地址的資料為1位）
• 如：在從站0x01中，讀取開始地址為0x0002的線圈資料，讀0x0008位
  00 01 00 00 00 06 01 01 00 02 00 08
• 回：資料長度為0x01個位元組，資料為0x01，第一個線圈為ON，其餘為OFF
  00 01 00 00 00 04 01 01 01 01

0x05：寫單個線圈
將從站中的一個輸出寫成ON或OFF，0xFF00請求輸出為ON,0x000請求輸出為OFF

• 請求：MBAP 功能碼 輸出地址H 輸出地址L 輸出值H 輸出值L（共12位元組）
• 響應：MBAP 功能碼 輸出地址H 輸出地址L 輸出值H 輸出值L（共12位元組）
• 如：將地址為0x0003的線圈設為ON
  00 01 00 00 00 06 01 05 00 03 FF 00
• 回：寫入成功
  00 01 00 00 00 06 01 05 00 03 FF 00

0x0F：寫多個線圈
將一個從站中的一個線圈序列的每個線圈都強制為ON或OFF，資料域中置1的位請求相應輸出位ON，置0的位請求響應輸出為OFF

• 請求：MBAP 功能碼 起始地址H 起始地址L 輸出數量H 輸出數量L 位元組長度 輸出值H 輸出值L
• 響應：MBAP 功能碼 起始地址H 起始地址L 輸出數量H 輸出數量L

0x02：讀離散量輸入
從一個從站中讀1~2000個連續的離散量輸入狀態

• 請求：MBAP 功能碼 起始地址H 起始地址L 數量H 數量L（共12位元組）
• 響應：MBAP 功能碼 資料長度 資料（長度：9+ceil（數量/8））
• 如：從地址0x0000開始讀0x0012個離散量輸入
  00 01 00 00 00 06 01 02 00 00 00 12
• 回：資料長度為0x03個位元組，資料為0x01 04 00，表示第一個離散量輸入和第11個離散量輸入為ON，其餘為OFF
  00 01 00 00 00 06 01 02 03 01 04 00

0x04：讀輸入暫存器
從一個遠端裝置中讀1~2000個連續輸入暫存器

• 請求：MBAP 功能碼 起始地址H 起始地址L 暫存器數量H 暫存器數量L（共12位元組）
• 響應：MBAP 功能碼 資料長度 暫存器資料(長度：9+暫存器數量×2)
• 如：讀起始地址為0x0002，數量為0x0005的暫存器資料
  00 01 00 00 00 06 01 04 00 02 00 05
• 回：資料長度為0x0A，第一個暫存器的資料為0x0c，其餘為0x00
  00 01 00 00 00 0D 01 04 0A 00 0C 00 00 00 00 00 00 00 00

0x03：讀保持暫存器
從遠端裝置中讀保持暫存器連續塊的內容

• 請求：MBAP 功能碼 起始地址H 起始地址L 暫存器數量H 暫存器數量L（共12位元組）
• 響應：MBAP 功能碼 資料長度 暫存器資料(長度：9+暫存器數量×2)
• 如：起始地址是0x0000，暫存器數量是 0x0003
  00 01 00 00 00 06 01 03 00 00 00 03
• 回：資料長度為0x06，第一個暫存器的資料為0x21，其餘為0x00
  00 01 00 00 00 09 01 03 06 00 21 00 00 00 00

0x06：寫單個保持暫存器
在一個遠端裝置中寫一個保持暫存器

• 請求：MBAP 功能碼 暫存器地址H 暫存器地址L 暫存器值H 暫存器值L（共12位元組）
• 響應：MBAP 功能碼 暫存器地址H 暫存器地址L 暫存器值H 暫存器值L（共12位元組）
• 如：向地址是0x0000的暫存器寫入資料0x000A
  00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 0A
• 回：寫入成功
  00 01 00 00 00 06 01 06 00 00 00 0A

0x10：寫多個保持暫存器
在一個遠端裝置中寫連續暫存器塊（1~123個暫存器）

• 請求：MBAP 功能碼 起始地址H 起始地址L 暫存器數量H 暫存器數量L 位元組長度 暫存器值（13+暫存器數量×2）
• 響應：MBAP 功能碼 起始地址H 起始地址L 暫存器數量H 暫存器數量L（共12位元組）
• 如：向起始地址為0x0000，數量為0x0001的暫存器寫入資料，資料長度為0x02，資料為0x000F
  00 01 00 00 00 09 01 10 00 00 00 01 02 00 0F
• 回：寫入成功
  00 01 00 00 00 06 01 10 00 00 00 01

3 ModbusTCP通訊

3.1 通訊方式

modbus裝置可分為主站(poll)和從站(slave)。主站只有一個，從站有多個，主站向各從站傳送請求幀，從站給予響應。在使用TCP通訊時，主站為client端，主動建立連線；從站為server端，等待連線。

• 主站請求：功能碼+資料
• 從站正常響應：請求功能碼+響應資料
• 從站異常響應：異常功能碼+異常碼，其中異常功能碼即將請求功能碼的最高有效位置1，異常碼指示差錯型別
• 注意：需要超時管理機制，避免無期限的等待可能不出現的應答

3.2 在linux下使用modbusTCP連線

IANA（Internet Assigned Numbers Authority，網際網路編號分配管理機構）給Modbus協議賦予TCP埠號為502，這是目前在儀表與自動化行業中唯一分配到的埠號。
通訊過程
1.connect 建立TCP連線
2.準備modbus報文
3.使用send命令傳送報文
4.在同一連線下等待應答
5.使用recv命令讀取報文，完成一次資料交換
6.通訊任務結束時，關閉TCP連線

4 Modbus poll / Modbus slave

• modbus poll 和modbus slave是一組modbus模擬軟體，可以實現modbus RTU、TCP、串列埠模擬等。
• 在modbusTCP中，modbus poll 作為客戶端請求資料，modbus slave 作為伺服器端處理請求。
• 使用c語言編寫客戶端連線modbus slave時，注意資料格式，一條指令一次性發出，否則連線會出錯。
• 使用軟體時，需要指定功能碼，在setup->slave definition或者poll definition中進行設定。
  – slave ID：從站編號（事務識別符號）
  – function：功能碼，0x01對應線圈操作，0x02對應離散量操作，0x03對應保持暫存器操作，0x04對應輸入暫存器操作
  – address：開始地址
  – quantity：暫存器/線圈/離散量 的數量
  Linux C作為客戶端連線modbus slave的原始碼：
  連結：https://pan.baidu.com/s/146svXpit0umpk809TV1Sdw 密碼：b6gn

參考：
https://wenku.baidu.com/view/c2a9e1cc376baf1ffd4fad5c.html
https://blog.csdn.net/zwxue251/article/details/24154951
https://blog.csdn.net/lakerszhy/article/details/68927178?locationNum=4&fps=1