MODBUS RTU协议

MODBUS RTU通信规约

![img](MODBUS RTU/1789291-20200531131537098-1326034318.jpg)

信息传输为异步方式，并以字节为单位，每个字节由8 位二进制数组成：

异步：异步双方不需要共同的时钟，也就是接收方不知道发送方什么时候发送，所以在发送的信息中就要有提示接收方开始接收的信息，如开始位，同时在结束时有停止位。

异步的另外一种含义是计算机多线程的异步处理。与同步处理相对，异步处理不用阻塞当前线程来等待处理完成，而是允许后续操作，直至其它线程将处理完成，并回调通知此线程。

但此处需要明确的是:异步与多线程与并行不是同一个概念.

起始位 1位
数据位 8位
奇偶校验位 无校验
停止位 1位
流控 无流控
通讯速率 9600bps
image-20220711095955587

每个数据帧组成如下：（RTU模式）

地址码 功能码 数据信息 CRC 校验
8 位 8 位 N*8 位 16 位

地址码：信息发送过来必然有个地址

功能码：就来告诉从机执行什么动作

通常用两个16位的数来表示，所以总共是8位

功能码 定 义 说明
01H Read Coil Status 读写一个Coil
02H Read Input Status 只读一个Coil
03H Read Holding Registers 读写寄存器数值
04H Read Input Registers 只读寄存器数值
05H Force Single Coil 修改一个Coil值
06H Preset Single Register 修改一个寄存器值
0FH Force Multiple Coils 修改多个Coil值
10H Load Multiple Register 修改多个寄存器值

数据区

数据区包括需要由从机返送何种信息或执行什么动作。这些信息可以是数据、参考地址等。

错误校验码（16 位CRC 校验）

主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否正确。由于电子噪声或一些其它干扰， 信息在传输过程中有时会发生错误，错误校验码（CRC）可以检验主机或从机在通讯数据传送过程中的信息是否有误，错误的数据可以放弃（无论是发送还是接收），这样增加了系统的安全和效率。

MODBUS 通讯规约的CRC（冗余循环码）包含2个字节，即16位二进制数。CRC码由发送设备（主机）计算，放置于发送信息帧的尾部（CRC 高字节在前）。接收信息的设备（从机）再重新计算接收到信息的CRC，比较计算得到的CRC 是否与接收到的相符，如果两者不相符，则表明出错。

16位CRC校验。 CRC-16 = x^16 + x^12 + x^5 + x^0

计算步骤为：

(1).预置16 位寄存器为十六进制FFFF（即全为1），称此寄存器为CRC 寄存器；

(2).把第一个8 位数据与16 位CRC 寄存器的==低位相异或==，把结果放于CRC 寄存器；

(3).把寄存器的内容右移一位(朝低位)，用0 填补最高位，检查最低位

（注意：这时的最低位指移位前的最低位，不是移位后的最低位）；

(4). 如果最低位为0：重复第3 步(再次移位)，如果最低位为1：CRC 寄存器与多项式

A001H（1010000000000001B）进行异或；

(5). 重复步骤3 和4，直到右移8 次，这样整个8 位数据全部进行了处理；

(6). 重复步骤2 到步骤5，进行下一个8 位数据的处理；

(7). 最后得到的CRC 寄存器即为CRC 码。

(8).CRC计算参考代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
unsigned int calculate_CRC(unsigned char *ptr, unsigned int len)
{
unsigned int crc=0xffff; unsigned char i; while(len!=0)
{
crc^=*ptr;// crc寄存器与数据的8位进行异或
 
for(i=0;i<8;i++)
{
if((crc&0x0001)==0/*与   如果是0就进行移位*/) crc=crc>>1; else
{
crc=crc>>1; crc^=0xa001;
}
}
len-=1; ptr++;
}
crc=(crc<<8) | (crc>>8);//高低字节取反
    return crc;
}

传输格式

命令报文格式

数据传输分为被动和主动以及自己传输和接受

被动比如是打开某个东西然后自动发送某东西

主动就是主动发信息

在传输过程中，数据遵循的一些规则统称为协议

不同设备之间，协议是不同的

协议有底层协议和高层协议

这是一个底层协议

校验码的那些一般都是规定好的，是大家通用的，不需要去学的特别清楚，了解就行。

==地址是设备地址与起始地址是不同的==

起始地址是你需要的东西储存的地址

1） Read Coil Status

==数据个数要看你需要的东西占多少字节==

==功能码“01H”能读取位元，== 读写

地址 功能码 起始地址 数据个数 CRC
01 01 高位 低位 高位 低位 高位 低位

返回

地址 功能码 字节个数 数据 CRC
01 01 N（8位） 数据N.. 1 高位 低位

2） Read Input Status： 功能码“02H”能读取位元，

地址 功能码 起始地址 数据个数 CRC
01 02 高位 低位 高位 低位 高位 低位

返回

地址 功能码 字节个数 数据 CRC
01 02 N（8位） 数据N.. 1 高位 低位

3） Read Holding Registers

功能码“03H”能够访问所有内部保持寄存器。

地址 功能码 起始地址 数据个数 CRC
01 03 高位 低位 高位 低位 高位 低位

返回

地址 功能码 字节个数 数据 CRC
01 03 2N 数据1（16位）……数据N（16位） 高位 低位

4） Read Input Registers：

功能码“04H”能够访问所有外部输入寄存器。

地址 功能码 起始地址 数据个数 CRC
01 04 高位 低位 高位 低位 高位 低位

返回：

地址 功能码 字节个数 数据 CRC
01 04 2N 数据1（16位）……数据N（16位） 高位 低位

5） Force Single Coil：

功能码“05H”能够设置一个位元，这里的数据就是一个字节，只可能是0xFF 00 或者0x00 00。0xFF 00代表开机 0x00 00代表关机。

地址 功能码 地址 数据 CRC
01 05 高位 低位 高位 低位 高位 低位

返回：

地址 功能码 地址 数据 CRC
01 05 高位 低位 高位 低位 高位 低位

6） Preset Single Register

功能码“06H”能修改一个内部保持寄存器。

地址 功能码 地址 数据 CRC
01 06 高位 低位 高位 低位 高位 低位

返回：

地址 功能码 地址 数据 CRC
01 06 高位 低位 高位 低位 高位 低位

7） Force Multiple Coils：

功能码“0FH”，能根据位元的位设置多个量。

地址 功能码 起始地址 数据个数 数据个数 字节个数 数据 CRC
01 15 高位 低位 高位 低位 N 字节（8位）1……N 高位 低位

返回：

地址 功能码 起始地址 数据个数 CRC
01 15 高位 低位 高位 低位 高位 低位

8） Load Multiple Register

功能码“10H”，能根据连续地址修改内部多个保持寄存器。

地址 功能码 起始地址 数据个数 字节个数 数据 CRC
01 16 高位 低位 高位 低位 2N 数据（16位）1……N 高位 低位

返回：

地址 功能码 起始地址 数据个数 CRC
01 16 高位 低位 高位 低位 高位 低位
异常应答返回（测试时开放，实际使用时屏蔽） 非法功能：
从站地址 功能码 异常码 CRC
01 80H+原功能码 ERR 高位 低位

ERR ：01 非法功能

02 非法数据地址

03 非法数据值

04 非法个数

05 CRC错误

06 从机忙状态

[2022-05-31 17:34:39:731]: Send:8 char 8字节

01 02 00 00 00 0F 38 0E 数据个数15个 ？

[2022-05-31 17:34:39:840]: Recv:7 char

01 02 02 00 00 B9 B8 数据位00 00？
[2022-05-31 17:34:39:951]: Send:8 char 8字节

01 03 00 00 00 04 44 09 4个数据
[2022-05-31 17:34:40:060]: Recv:13 char

01 03 ==08== 00 00 60 18 00 00 15 4A 33 12 08表示2N 4个数据
[2022-05-31 17:34:40:172]: Send:8 char 8字节

01 04 00 00 00 0A 70 0D 数据个数10
[2022-05-31 17:34:40:282]: Recv:25 char

01 04 ==14== 08 E1 08 E7 08 E8 0F 66 0F 6C 0F 69 00 FC 00 00 00 E9 00 00 25 7A

20个数据
[2022-05-31 17:34:40:391]: Send:8 char

01 04 00 0A 00 18 D0 02 数据24个
[2022-05-31 17:34:40:500]: Recv:2 char

01 84

[2022-05-31 17:34:40:514]: Send:8 char

01 04 00 0A 00 18 D0 02
[2022-05-31 17:34:40:848]: Recv:2 char

01 84

[2022-05-31 17:34:40:856]: Send:8 char

01 04 00 0A 00 18 D0 02
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01 84

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01 02 00 00 00 0F 38 0E
[2022-05-31 17:34:44:847]: Recv:7 char

01 02 02 00 00 B9 B8
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01 03 00 00 00 04 44 09
[2022-05-31 17:34:45:066]: Recv:13 char

01 03 08 00 00 60 18 00 00 15 4A 33 12
[2022-05-31 17:34:45:176]: Send:8 char

01 04 00 00 00 0A 70 0D
[2022-05-31 17:34:45:285]: Recv:25 char

01 04 14 08 E1 08 E7 08 E7 0F 66 0F 6B 0F 67 00 FF 00 00 00 EA 00 00 FF 6A
[2022-05-31 17:34:45:396]: Send:8 char

01 04 00 0A 00 18 D0 02
[2022-05-31 17:34:45:504]: Recv:2 char

01 84

[2022-05-31 17:34:45:510]: Send:8 char

01 04 00 0A 00 18 D0 02
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01 84

[2022-05-31 17:34:45:824]: Send:8 char

01 04 00 0A 00 18 D0 02
[2022-05-31 17:34:46:353]: Recv:2 char

01 84

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01 02 00 00 00 0F 38 0E
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01 02 02 00 00 B9 B8
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01 04 00 00 00 0A 70 0D
[2022-05-31 17:34:50:284]: Recv:25 char

01 04 14 08 DF 08 E6 08 E6 0F 63 0F 69 0F 65 00 FF 00 00 00 ED 00 00 E5 0B
[2022-05-31 17:34:50:395]: Send:8 char

01 04 00 0A 00 18 D0 02
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01 84

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01 04 00 0A 00 18 D0 02
[2022-05-31 17:34:50:824]: Recv:2 char

01 84

[2022-05-31 17:34:50:829]: Send:8 char

01 04 00 0A 00 18 D0 02
[2022-05-31 17:34:51:346]: Recv:2 char

01 84

工业通信
#Modbus RTU #Modbus
Modbus RTU通讯协议
https://shang-swk.github.io/2022/08/09/MODBUS RTU/
作者
shang-swk
发布于
2022年8月9日
许可协议