网络协议——Modbus-RTU

目录

1、简介

2、消息格式

3、Modbus寄存器种类说明

4、功能码01H

5、功能码02H

6、功能码03H

7、功能码04H

8、功能码05H

9、功能码06H

10、功能码0FH

11、功能码10H

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1、简介

•  Modbus-RTU（Remote Terminal Unit）是一种串行通信协议，广泛用于工业自动化领域，特别是在监控和控制设备之间进行数据通信。
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• Modbus-RTU是无状态协议，每次通信都是独立的，不维护通信状态信息。
• Modbus-RTU的通信结构是基于主从（Master-Slave）模式的。一个主设备（Master）可以控制多个从设备（Slave），只允许主设备发起请求，从机被动响应。

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2、消息格式

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• 高字节在前，低字节在后

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3、Modbus寄存器种类说明

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• 线圈寄存器（Coils）
  • 功能：表示单个位的输出状态，常用于DO数字量输出，常用场景有控制继电器、晶体管或其他二进制输出设备。
  • 地址范围：00001到09999
  • 读/写方式：可读可写
  • 数据类型：单个位（1位）按位操作
  • 功能码：
    • 读线圈状态：功能码 01H
    • 写单个线圈：功能码 05H
    • 写多个线圈：功能码 0FH
• 离散输入寄存器（Discrete Inputs）
  • 功能：表示单个位的输入状态，常用于DI数字量输入，通过外部设置改变输入状态。常用场景有按钮开关、光电开关等。
  • 地址范围：10001到19999
  • 读/写方式：只读
  • 数据类型：单个位（1位）按位操作
  • 功能码：
    • 读离散输入状态：功能码 02H
• 输入寄存器（Input Registers）
  • 功能：存储连续的16位数据，常用于AI模拟量输入，控制器运行时从外部设备获取的参数。常用场景有传感器或测量设备的输入。
  • 地址范围：30001到39999
  • 读/写方式：只读
  • 数据类型：16位（2字节）按字节操作
  • 功能码：
    • 读输入寄存器：功能码 04H
• 保持寄存器（Holding Registers）
  • 功能：存储连续的16位数据，常用于AO模拟量输出，输出参数或保持参数。常用场景有存储设备的配置参数或输出数据。
  • 地址范围：40001到49999
  • 读/写方式：可读可写
  • 数据类型：16位（2字节）按字节操作
  • 功能码：
    • 读保持寄存器：功能码 03H
    • 写单个保持寄存器：功能码 06H
    • 写多个保持寄存器：功能码 10H

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4、功能码01H

• 01H：读线圈状态。读取一组线圈的状态，返回一个字节数组，其中每个位表示一个线圈的状态。
• 发送报文
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  • 含义：从机地址为01H，寄存器地址为0000H，读取寄存器数量0008H为8个，最后两位为校验位。
• 响应报文
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  • 含义：返回字节数量01H为1个字节，01功能码为按位读取，需要把返回的数据转换为二进制。
  • 数据1为0FH，转换为二进制为：（线圈0007H-0000H）
    • 

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5、功能码02H

• 02H：读离散输入状态。读取一组离散输入的状态，返回一个字节数组，其中每个位表示一个输入的状态。
• 发送报文
  • 
  • 含义：从机地址为01H，寄存器地址为0000H，读取寄存器数量0008H为8个，最后两位为校验位。
  • 【注】这里的寄存器地址为偏移地址，逻辑地址是从10001开始的。
• 响应报文
  • 
  • 含义：返回字节数量01H为1个字节，02功能码为按位读取，需要把返回的数据转换为二进制。
  • 数据1为0FH，转换为二进制为：（线圈0007H-0000H）
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6、功能码03H

• 03H：读保持寄存器。读取一组保持寄存器的值，每个寄存器返回16位（2字节）数据。
• 发送报文
  • 
  • 含义：0000H寄存器开始，读取2个寄存器。
• 响应报文
  • 
  • 含义：返回字节数04H为4个字节（2个寄存器，一个寄存器返回2个字节），数据1为0001H（通道1），数据2为0000H（通道2）。

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7、功能码04H

• 04H：读输入寄存器。读取一组输入寄存器的值，每个寄存器返回16位（2字节）数据。
• 发送报文
  • 
  • 含义：0000H寄存器开始，读取2个寄存器。
• 响应报文
  • 
  • 含义：返回4个字节，数据1为0001H，数据2为0000H。

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8、功能码05H

• 05H：写单个线圈。设置一个线圈的状态，写入一个位（0或1）。
• 发送报文和响应报文一致
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  • 含义：寄存器地址为0000H，向寄存器写入FF00H控制线圈吸合（写入0000H控制线圈断开）。

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9、功能码06H

• 06H：写单个保持寄存器。设置一个保持寄存器的值，写入16位（2字节）数据。
• 发送报文和响应报文一致
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  • 含义：寄存器地址为0000H，向寄存器写入值为0001H。

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10、功能码0FH

• 0FH：写多个线圈。设置多个线圈的状态，写入一个字节数组，其中每个位表示一个线圈的状态。
• 发送报文
  • 
  • 含义：寄存器起始地址为0000H，线圈寄存器数量为0004H，写入字节数为01H，写入数据为0FH（需要转换为二进制）
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    • 这意味着从起始地址开始的四个线圈都要设置为1（打开）。
• 响应报文
  • 
  • 含义：寄存器起始地址为0000H，线圈寄存器数量为0004H。

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11、功能码10H

• 10H：写多个保持寄存器。设置多个保持寄存器的值，写入多个16位（2字节）数据。
• 发送报文
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  • 含义：寄存器起始地址为0000H，寄存器数量为2个，写2个保持寄存器需要4个字节，数据1为0001H，数据2为0001H。
• 响应报文
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  • 含义：寄存器起始地址为0000H，保持寄存器数量为2个。