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一、什么是Modbus协议？
Modbus协议是一种用于工业控制的网络通讯协议，可以片面的理解为，Modbus协议一种机器与机器之间进行数据、信息传递的一种格式规范。
Modbus协议还遵循主从协议，支持单主机，多从机，最多支持247个从机设备。并且，在同一个通信线路上只会有一个主机，所有的通讯过程全部由主机主动发起，从机接收到主机请求后，会对请求做出响应。从机不会主动进行数据的发送，从机之间也不会有通讯过程。
二、Modbus通讯方式
Modbus的通讯方式有：串行通讯方式、以太网通讯方式、串行-以太网转换方式、无线通讯方式
表现在物理层就是，可使用3线232、2线485、4线422进行主从机之间的连接，或通过光纤、网线、无线网络等进行主从机之间的连接
通俗一点来说：
主机从机之间想要实现通讯，需要将主机与从机进行连接，然后再进行数据传输。而连接方式有上述4种方式，连接实现之后，主机与从机之间就可以进行数据传输了。而它们传输的数据内容，均按照Modbus协议规定的格式进行转换。这样，就保证了能够让同一个主机与不同功能、不同厂家的设备之间进行准确的通讯。
三、Modbus通信协议的特点
- 标准、开放、免费
- 支持多种电器接口，如串行接口RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传递，如：光纤、无线等
- Modbus的帧格式简单、紧凑、通俗易懂。用户使用简单，厂商开发简单。
四、Modbus的4种寄存器类型
- 线圈(Coils)
- 离散量输入(Discrete Input)
- 输入寄存器(Input registers)
- 保持寄存器(Holding registers)
暂不细讲，大家可以自行了解，或者等我更新。
五、Modbus的协议版本
包括Modbus RTU、Modbus ASCII、Modbus TCP/IP、Modbus UDP/IP等
Modbus RTU与Modbus ASCII，都使用串口通讯协议，Modbus RTU使用二进制格式进行数据传输，通讯效率更高，Modbus ASCII使用ASCII码进行数据传输，可读性好，但通讯效率更低。
Modbus TCP/IP是基于以太网的一种通讯方式，它将Modbus协议封装在TCP/IP协议栈中，通过以太网传输数据。具有高速、稳定的特点。
Modbus UDP/IP是基于UDP/IP协议的一种通讯方式。与Modbus TCP/IP不同，Modbus UDP/IP采用无连接的通讯方式，不保证数据的可靠性和顺序。相比于Modbus TCP/IP，Modbus UDP/IP的通讯开销较小，可以减少网络负载。
六、Modbus数据帧格式
无论哪一种Modbus协议版本的帧格式都是一样的
- 地址域：主机要访问的从机的地址
- 功能码：主机对从机实现的操作，功能码有很多，不同的功能码也对应操作不同类型的寄存器。比如：0x01读线圈、0x03读保持寄存器、0x06写单个寄存器、0x10写多个寄存器等。（更多功能码见下方Modbus功能码列表）
- 数据：根据功能的不同，以及传输的数据为请求数据还是响应数据的不同，会有不同的内容。（详见七、报文结构解析）
- 差错校验：为保障传输数据的准确性，modbus会进行差错校验，如Modbus CRC16校验等。详情请自行了解。
| 功能码 | 解释翻译 | 作用 | |
|---|---|---|---|
| 0x01 | Read Coils | 读线圈状态 | 读取远程设备中1到2000个连续的线圈的状态 |
| 0x02 | Read Discrete Inputs | 读离散输入状态 | 读取远程设备中1到2000个连续的离散输入的状态 |
| 0x03 | Read Holding Registers | 读保持寄存器内容 | 读取远程设备中1到125个连续的保持寄存器的内容 |
| 0x04 | Read Input Registers | 读输入寄存器内容 | 读取远程设备中1到125个连续的输入寄存器的内容 |
| 0x05 | Write Single Coil | 写单个线圈 | 在远程设备中把单个线圈状态改变为打开或关闭的状态 |
| 0x06 | Write Single Register | 写单个保持寄存器 | 在远程设备中写入单个保持寄存器 |
| 0x07 | Read Exception Status (Serial Line only) | 读取异常状态（仅限串行线路） | 读取远程设备中八个异常状态输出的内容 |
| 0x08 | Diagnostics (Serial Line only) | 通信系统诊断（仅限串行线路） | |
| 0x0B | Get Comm Event Counter (Serial Line only) | 获取通讯事件计数器（仅限串行线路） | 从远程设备的通信事件计数器获取状态字和事件计数 |
| 0x0C | Get Comm Event Log (Serial Line only) | 获取通讯事件日志（仅限串行线路） | 从远程设备获取状态字、事件计数、消息计数和事件字节字段 |
| 0x0F | Write Multiple Coils | 写多个线圈 | 强制远程设备中线圈序列中的每个线圈接通或断开 |
| 0x10 | Write Multiple registers | 写多个保持寄存器 | 在远程设备中写入连续寄存器块 |
| 0x11 | Report Slave ID (Serial Line only) | 报导从机信息（仅限串行线路） | 读取远程设备特有的类型、当前状态和其他信息的说明。数据内容特定于每种类型的设备 |
| 0x14 | Read File Record | 读取文件记录 | |
| 0x15 | Write File Record | 写文件记录 | |
| 0x16 | Mask Write Register | 带屏蔽字写入寄存器 | |
| 0x17 | Read/Write Multiple registers | 读、写多个寄存器 | 执行一次连续写和连续读，写入操作在读取之前执行 |
| 0x18 | Read FIFO Queue | 读取先进先出队列 | |
| 0x2B | Encapsulated Interface Transport | 封装接口传输 | |
七、报文结构解析（Modbus RTU版本）
此处以使用Modbus RTU版本、使用Modbus CRC16校验的保持寄存器（Holding registers）做演示，解析其三个常用功能0x03读、0x06写单个、0x10写的报文结构。
1、0x03请求应答方式
主机请求：
示例：01 03 00 01 00 0A 94 0D
含义：从机设备地址（01）+功能码（03）+起始寄存器完整地址（00 01）+要读取的寄存器个数（00 0A）+CRC16校验码（94 0D）
解析：从地址为1的从机读取寄存器块内容，寄存器开始地址为1，连续读取10个寄存器，即读取地址为1到10的寄存器块。
补：CRC16在线校验工具
从机应答：
示例：01 03 14 00 D7 3F 70 00 14 00 0F 00 11 00 08 00 0B 00 0B 00 02 00 00 7E 3F
含义：从机设备地址（01）+功能码（03）+数据字节数（14）+读取到的数据内容（00 D7 3F 70 00 14 00 0F 00 11 00 08 00 0B 00 0B 00 02 00 00）+CRC16校验码（7E 3F）
解析：从地址为1的从机读取寄存器块内容，返回的数据字节20个，寄存器返回数据：寄存器1--215，寄存器2--16240，寄存器3--20，寄存器4--15，寄存器5--17，寄存器6--8，寄存器7--11，寄存器8--11，寄存器9--2，寄存器10--0。
2、0x06请求应答方式
主机请求：
示例：01 06 27 11 00 01 12 BB
含义：从机设备地址（01）+功能码（06）+寄存器完整地址（27 11）+写入的数据（00 01）+CRC16校验码（12 BB）
解析：在地址为1的从机中，向地址为10001的寄存器，写入数据1。
从机应答：
示例：01 06 27 11 00 01 12 BB
含义：从机设备地址（01）+功能码（06）+寄存器完整地址（27 11）+成功写入的数据（00 01）+CRC16校验码（12 BB）
解析：在地址为1的从机，地址为10001的寄存器中，成功写入数据1。如果06功能写入成功的话，请求码和响应码会是一样的。
3、0x10请求应答方式
主机请求：
示例：01 10 4E 21 00 03 06 00 01 00 11 00 08 BB 05
含义：从机设备地址（01）+功能码（10）+起始寄存器地址（4E 21）+写入的寄存器个数（00 03）+数据字节数（00 06）+数据内容（00 01、00 11、00 08）+CRC16校验码（BB 05）
解析：在地址为1的从机中，向起始地址为20001的连续3个寄存器，分别写入1、17、8，字节数6个。
从机应答：
示例：01 10 4E 21 00 03 C7 2A
含义：从机设备地址（01）+功能码（10）起始寄存器地址（4E 21）+写入的寄存器个数（00 03）+CRC16校验码（C7 2A）
解析：在地址为1的从机，起始地址为20001的连续3个寄存器中（20001、20002、20003），写入数值。
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