ModBus是什么？干什么用的？我們一起來了解下吧。

作為一些大型工業(yè)商，其實需要不同廠商提供的控制設備來組成一個工業(yè)網(wǎng)路，有了網(wǎng)絡是不是需要監(jiān)控啊？就像你的汽車一樣，其實有一個總的控制系統(tǒng)在監(jiān)控著油箱，行駛安全等等很多信息，所以才呈現(xiàn)給我們一個安全的駕駛體驗。那么開發(fā)總的控制系統(tǒng)如果那么多的設備都各自有一套通信方案，開發(fā)難度可想而知了吧？這個時候就需要有一個標準了，那么這個modbus就是自動控制業(yè)界的標準，其實可以理解為我們交互的一個標準協(xié)議。這樣對開發(fā)進度提升了，對通信安全提升了，還方便多個鏈路之間的通信，集中監(jiān)控也更加方便了。

既然是通信的標準，也就是規(guī)范了通信的應用層。根據(jù)這個標準我們各自去進行工作就好了。

這個協(xié)議定義了一個控制器能認識的使用的消息結構，而不管是經(jīng)過何種網(wǎng)絡進行通信的。

我們看到網(wǎng)絡中每種設備（PLC、HMI、控制面板、驅動程序、動作控制、輸入/輸出設備）都能使用modbus協(xié)議來啟動遠程操作。

通常我們在串行通信中用到modbus都是主從結構，總線上有一個主節(jié)點，一個或多個從節(jié)點。從節(jié)點地址是唯一的，通信模式是主節(jié)點發(fā)起請求，子節(jié)點沒有收到來自主節(jié)點的請求時，從不會發(fā)送數(shù)據(jù)，子節(jié)點之間從不會互相通信。主節(jié)點在同一時刻只會發(fā)起一個modbus事物處理。

我們說到這種協(xié)議是主從協(xié)議模式，主節(jié)點可以廣播給所有節(jié)點請求，這就是廣播模式，這種模式就是從節(jié)點不需要應答，接收到處理就可以了，地址0是專門用于表示廣播數(shù)據(jù)的。

還有一種是單播模式，就是主節(jié)點以特定地址訪問子節(jié)點，子節(jié)點接到并處理完請求后，子節(jié)點向主節(jié)點返回一個應答。

那我們一起看下協(xié)議描述：

首先我們看兩個概念，ADU：應用數(shù)據(jù)單元；PDU：協(xié)議數(shù)據(jù)單元?？梢岳斫鉃镻DU就是我們的應用層協(xié)議解析需要的。

其實簡單來看就是這樣的一個結構，地址域只針對于從節(jié)點而言，也有規(guī)定（0是廣播地址，1~247是從節(jié)點地址，248-255預留）其實就是一個字節(jié)的分配了。

那么功能碼就是指明要執(zhí)行的動作。

功能碼后面的數(shù)據(jù)域就很容易理解了，是表示含有請求和響應參數(shù)的數(shù)據(jù)域。數(shù)據(jù)域雖然給了長度范圍，也可以是沒有的，功能碼就能代表操作了。

后面還有一個校驗，就是做過通信的都知道校驗是必須要的。否則怎么確保數(shù)據(jù)的正確性。

對于ADU的長度也是有限制的，最大ADU是256個字節(jié)，具體在什么物理層上通信對于PDU就有區(qū)別了，比如RS232/RS485 ADU = 地址域（1字節(jié)）+ PDU（253字節(jié)）+CRC（2字節(jié)）=256字節(jié)；還支持以太網(wǎng)口，也就是在TCP/IP協(xié)議層上封裝了一層modbus協(xié)議，這樣應用范圍更廣了。那么TCP MODBUS ADU = 249字節(jié) + MBAP（7字節(jié)） =256字節(jié)。

到這里我們就可以知道了協(xié)議結構、協(xié)議模型、協(xié)議規(guī)則。簡單來說就是主機是老大，它說了算，它想設置或者讀取哪個從機，從機才能做出響應，所以說從機是被動的。當廣播發(fā)送的時候無需應答，這就是定義的規(guī)則，有了規(guī)則做事就方便多了啊。

具體的還詳細做了主機的處理模型，從機的處理模型，所有正常的和異常的處理都在規(guī)則里面了，是不是很貼心?；旧习堰壿嬯P系都考慮到了，只要按照邏輯關系圖去寫程序就好了。那么對于解析而言，主要還是對于功能碼和數(shù)據(jù)域的值了。也就是到了上層應用了。

對于串行傳輸還有兩種模式，RTU模式和ASCII模式。

我們先來了解一下RTU模式

對于報文格式就是上面這樣的，子節(jié)點收到信息先解析是否是自己節(jié)點，然后對校驗做出比對處理。然后就是上層的功能碼和數(shù)據(jù)的處理了。除了數(shù)據(jù)解析還有一個超時處理，總不能一直接收吧，有個超時的要求，兩個字節(jié)之間間隔大于1.5個字符時間，報文幀就被認為不完整應該被接收節(jié)點丟棄。兩幀數(shù)據(jù)之間也有時間間隔要求，最小間隔是3.5個字符時間。

這個模式也是我們在工業(yè)控制中通用的模式，協(xié)議緊湊。

還有一個ASCII模式

我們都知道ASCII碼是一個字符一個字符發(fā)送的，也就是表示0-9，A-F；那么就是說一個字符表示四位二進制，也就是我們前面說的一個字節(jié)需要兩個ASCII字符表示，所以這個相對RTU模式時序要求不高，自然應用場合也是有區(qū)別的。

跟RTU不同的是還增加了一個起始字符和結束字符，校驗方式是LRC校驗方式，校驗不包含起始字符和結束字符的。對比而言，我們看到是一個字節(jié)由兩個字符表示的。字符間隔最大可以達到1S，相對寬松。

結構清晰了，規(guī)則有了就是可以去解析了，主要還是對功能碼和數(shù)據(jù)域的規(guī)則解析了，不同的功能碼要處理什么功能的數(shù)據(jù)區(qū)，這個都是要根據(jù)規(guī)則去解析處理。

解析這種標準協(xié)議首先就是要分好層，邏輯關系要處理清楚，模塊處理要結合實際應用映射關系，對于從節(jié)點有接收有應答，就是一個完整的閉環(huán)。你對modbus了解了嗎？

責任編輯：haq