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ModBus是一种请求-应答协议，它采用了一个主从式的实现。在主仆关系中，交流通常是两两进行的。装置必须开始一个请求，并且等待一个响应，开始装置（主要装置）负责每一个相互作用的开始。一般情况下，主机是 HMI (Human Interface, HMI）或者 SCADA (Control and Data Digital Automatic Control, SCADA)，从机是 PLC (Programmable Logic Control, PLC）或者 PAC (Programmable Automatic Control, PAC）。在不同的协议层中，要求与应答的内容与传送信息的网路层。

乐发∨IlModBus通讯协定是一种包含 RTU, ASCII, TCP的应用层报文传送协定。标准模块总线协议的物理层接口有RS232,RS485, Ethernet等。

模块化的 RTU和 ASCII模块都采用了串口方式。其中，以二进制为代表的 ModbusRTU具有数据结构紧凑、通讯高效等优点，因而得到了广泛的应用。ModbusASCII通过 ASCII代码进行传送，并且在字节的开头和结尾都有特定的字符。它的传输效率比 ModbusRTU要低得多。ModBusTCP是一种 ModBus通讯，它在工业以太网路上的 TCP/IP网路上传送。ModBus资料传送为客户机与以太网 TCP/IP网路相连的伺服器提供了一种即时通讯。

乐发∨Il2.Modbus协议层

乐发∨Il在原方案中， MODBUS是一种以串口为基础的单一通信协议，无法进行分层。在此过程中，为了改变串行通讯所采用的报文格式，以及支持 TCP/IP与 UDP (User Datapacitation Protocol, UDP）等多种应用。这使得核心协议（digital protocol data, PDU）与网络层（application data unit, ADU）相分离。

ModBus 协议是一种与基础通讯层无关的简易协议数据单位（PDU).通过具体的总线或者网络的 ModBus协议图可以将一些额外的领域引入到应用数据单位（Application Data Unit, ADU）上。

协议数据单元（PDU）

乐发∨IlPDU和它的处理程序组成了 ModBus应用程序协议的核心.在此基础上，给出了协议数据单元的格式，协议中所用到的数据概念，如何使用函数码来存取数据，并给出了函数码的实现方法和约束条件。modbusPDU格式是指函数编码，后面是一套相应的数据。资料的尺寸及内容是以函数码来规定的，并且所有的 PDU （函数码及资料）的尺寸不得大于253个字节。每一种函数编码都有一种具体的动作，这些动作可以通过从机来灵活地执行。

一般而言， MODBUS所能存取的资料储存在四种资料库中的一种：线圈状态，分立输入，保持寄存器，以及输入寄存器。这些资料库会定义所包含之资料的型别与存取。由于该装置在本机存放，因此可以从该装置直接存取该资料。取而代之的是， ModBus的宿主需要使用不同的函数代码来存取这个数据。每一个模块的表现如表1所示。

乐发∨Il应用数据单元（ADU）

许多网络协议都是可用的，而不只是 PDU内核所定义的那些功能。最常用的通讯协定是串口通讯、 TCP/IP通讯协定，但是其它通讯协定，例如 UDP，也可以被使用。为了在 MODBUS的各个层次间进行资料的传送， MODBUS含有一套适合每一网路协定的 ADU。

Adu有三个标准格式，即 TCP，远程终端单元（Telecommunicational-terminal unit, RTU）和 ASCII。传统的串行线一般采用 RTU、 ASCIIAdu等，传统的 TCP/IP、 UDP/IP等都采用了 TCP。

乐发∨Il3.Modbus数据帧结构

3.1ModbusRTU数据帧结构

乐发∨IlModbusRTU协议在主机查询中放置从装置（或广播）地址，定义所请求的动作的函数代码，待发送的数据，以及 CRC确认，从而建立一个查询信息；从机的应答信息包同样使用了 ModbusRTU的信息结构，其中包含了从机的地址，请求操作的函数代码，待发送的数据，以及 CRC检验；如果收到讯息时出现了一个错误，或是从机不能完成要求的动作，那么从机就会发出一个例外讯息来回应。ModbusRTU的数据框架是这样的：

modbus RTU通讯协议

ModbusRTU因其二进制表达方式、数据结构紧凑、通讯效率高而被广泛采用。

通讯传送模式：

乐发∨Il通讯传送被分成两部分，分别是单独的报头和已编码的资料传送。还符合 ModbusRTU通讯协议的下列通讯传送模式定义：二位元组检错码。

通讯规约

将通讯指令发送给仪表后，与对应的通讯指令一致的仪表接受通讯指令，删除通讯指令，读出资讯，若无差错，仪表完成工作；然后向发送者返回执行结果。其中包含了地址码，操作函数码，操作后的结果资料，以及错误校验码。如果出错，就没有信息被发送。

位址代码

乐发∨Il位址代码是讯息框架从0至255的第壹个字节（8比特）。这个位元组代表了使用者设定位址的从机，会从主机上接收到其所传送的资讯。每台从机都必须拥有唯壹的位址编码，而唯有符合位址编码的从机，才可以回应回路。在从属设备发送回来的信息中，一个等价的地址码表明了该信息的来源。

函数码

乐发∨Il由主设备发出的函数码，告知从设备将执行哪些工作。函数代码列在表4中，它们有具体的意义，也有具体的动作。

重置单片机

向单一寄存器中写入已设定的贰进制值

数据区

乐发∨Il数据区中含有来自内部的返回信息，或者是来自内部的操作，或者是来自内部的。这个资讯可以是数字，参考位址等等。举例来说，若函数程式码指示从属程式读出该寄存器值，资料区段就必须包含该寄存器所要读出的开始位址及读出的长度。地址和数据信息因从机而异。

差错校验码

乐发∨Il主从机可以通过校验码来确定所收到的消息是否有差错。在传递的过程中，可能会受到电子噪音等因素的影响而产生细微的变化。错误校正码保证了主机和从机在传送时不会出现错误。这使得整个系统更加安全，更加高效。利用CRC-16进行了误差检验。

乐发∨Il注意：所有的信息框架都采用同样的格式：地址代码，功能代码，数据区域，错误检测代码。

乐发∨Il与其它通讯协议相比， MODBUS的应用更为广泛，其主要理由有：

1) ModBus能够支持工业水利遥测终端机RTU支持的RS-23285 （串行）等许多电子接口，并且能够通过双绞线，光纤，无线等不同的媒体进行通信。

2)模总线框架结构简洁，容易理解，便于研制。

3)具有良好的可靠性。ModBus协议要求对数据进行检查。在 ASCII方式和 RTU方式分别采用了 LRC和16比特的 CRC两种方式。另外， MODBUS系统还采用了主从式的定时收发方式。在实际应用中，若从站发生故障、停电等情况，则由主端来判断是否发生故障，并在故障排除后，再由主端自动恢复。