modbus报文解析10号功能码（modbus16功能码的报文组织）



什么是协议：是一种约定或规则或规则，它在计算机网络和通信领域起着至关重要的作用。具体来说，协议是网络中（或一般业务中）进行数据交换和解释信息时所要遵守的一套规则和约定，或者说是通信双方共同遵守的一组规则或标准。这些规则或标准详细定义了信息的格式、传输的顺序、控制信息以及同步机制等各个方面。

什么是modbus协议：Modbus协议是一种串行通信协议，由Modicon公司（现为施耐德电气Schneider Electric）于1979年发表，旨在实现可编辑逻辑控制器（PLC）之间的通信。如今，它已经成为工业领域通信协议的业界标准，并且是工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus是主从方式通信，也就是说，不能同步进行通信，总线上每次只有一个数据进行传输，既主机发送，从机应答，主机不发送，总线上就没有数据通信。一个主线上只能有一个主句，可以有若干个从机。

什么是串行通信协议：串行通信是一种计算机通信方式，它在主机与外设以及主机之间的数据传输中起着重要作用。串行通信是指数据按位依次传输的通信方式，每位数据占据固定的时间长度，并使用少数几条通信线路完成系统间的信息交换。在串行通信中，数据被分解为一系列单独的比特（位），并按顺序通过传输线进行传输。每个比特在传输线上占用固定的时间长度，这样接收端就可以按照相同的时序接收并重组这些数据位，从而回复出原始数据。

Modbus协议广泛应用于工业控制和自动化领域，可以连接各种设备和控制器，用于实现数据交换、监控和控制。具体包括：

1. 工业自动化控制：Modbus被广泛应用于工业自动化控制系统中，用于连接PLC、传感器、执行器等设备，实现监控和控制
2. 智能家居：Modbus协议可以应用于智能家居系统中，用于连接各种传感器和执行器，实现远程控制和检测
3. 能源监控：Modbus协议可以用于能源监控系统，连接电表、燃气表、水表等设备，实现能源数据的采集和分析。
4. 环境检测：Modbus协议可以应用于环境检监测系统中，连接各种传感器和仪器，监测环境参数如温度、湿度、气压等。
5. 智能交通：Modbus可以应用于智能交通系统中，用于连接交通控制设备、车辆检测器等，实现交通信号的控制和管理

总的来说，就是约定了一套设备之间数据交互的规则，用于各种设备之间进行通信的。

3.1 Modbus概述

modbus分为以下三种协议：

• Modbus-RTU
• Modbus-TCP
• Modbus-ASCII

以上三种协议，比较常用的 Modbus-RTU 协议，其次是 Modbus-TCP 协议，一个设备只会有一种协议。

Modbus是主从方式通信

什么是帧：Modbus每发送一次数据就是一个数据帧，每个数据帧都必须符合modbus的帧结构。

3.2 Modbus-RTU

设备必须要有RTU协议！这是Modbus协议上规定的，且默认模式必须是 RTU，ASCLL作为选项。

也就是说，大部分时候我们都是使用 Modbus-RTU协议进行通信

3.2.1 帧格式

帧结构 = 地址 + 功能码 + 数据 + 校验

• 地址（设备编号）：占用一个字节，范围是 0-255，其中有效范围是 1-247，其他有特殊用途，比如 255 是广播地址（广播就是应答所有地址，正常的需要两个设备的地址一样才能进行查询和回复）
• 功能码：占一个字节，功能码的意义就是，知道这个指令是干啥的，就是告诉从机你要执行什么操作（常用 0x03,0x06和0x10功能码）
• 数据：根据功能码的不同，数据会有不同的结构，具体详见下面的分析
• 校验：为了保证数据不错误，需传输校验码进行校验，如果校验无误则代表传输的数据并没有丢失。校验的算法为CRC冗余校验

3.2.2 0x03查询寄存器功能码

如果有硬件条件，使用支持modbus协议的设备，通过串口连接主机以及设备，同时打开串口调试工具按下面的进行操作

如果通过发送上面的数据，从机返回对应数据，则代表我们成功通过串口实现了受用 modbus 协议进行通信

来分析上面的报文

02：从机地址，这里是发给设备编号为02的从机，占1bit

03：功能码，0x03代表查询寄存器功能，占1bit

8000：要查询的起始寄存器地址，这里寄存器地址为 0x8000，占2bit

0002：要查询几个寄存器，这里查询2（0x0002）个寄存器，占2bit

ED F8：CRC校验码，通过CRC算法算的，占2bit

这串报文简单化来讲就是，我向02设备发送报文（02），告诉02设备我要查询寄存器（03功能码），寄存器起始地址是0x8000（根据实际需要修改寄存器地址），我要查询 2（0002）个寄存器，为了保证我发的这个报文是没有被人动过的，我告诉02设备，我这个报文的密码是 ED F8（CRC校验码），02设备你收到我发给你的报文后，看下这个密码能不能打开报文（从机设备会将除校验码外的其他报文用CRC算法进行计算，并比对报文中的CRC校验码，一致则代表报文是完整的），打不开的话那就是我这边给错密码了，或者是中间丢失了一些东西（报文不完整）

02：从机地址，这里是返回的设备编号为02的从机，占1bit

03：功能码，0x03代表查询寄存器功能，占1bit

04：返回的数据长度，数值为 2x查询的寄存器个数，占1bit

0000：查询0x8000寄存器数据，占2bit

2009：查询0x8001寄存器数据，占2bit

10 F5：CRC校验码，通过CRC算法算的，占2bit

注：功能码和CRC校验中间的为查询后返回的数据，长度为 2bit x 查询的寄存器个数，每2bit作为一个返回的值

这串报文简单化来讲就是，02设备说我是02设备（02），刚刚执行的是查询寄存器的操作（03），总共返回的数据长度为为4bit（04），返回的数据为 0x0000 和 0x2009（0000 2009），主机你收到我的报文后用 10 F5 作为密码进行打开（CRC校验码）

也就是说，

主机发送的报文就是： 找谁（从机地址） + 要干嘛（功能码） + 具体要干的事情细节（数据：寄存器起始地址 + 查询的寄存器个数）+ 验证

从机发送的报文就是： 我是谁（从机地址） + 刚刚干了什么事情（功能码） + 干了几件事情（查询的寄存器个数） + 每件事情的结果（数据：寄存器里面的值）+ 验证

3.2.3 0x06修改寄存器功能码

报文如下

对上面报文进行分析

02：从机地址，这里是发给设备编号为02的从机，占1bit

06：功能码，0x06代表修改寄存器功能，占1bit

A80A：要修改的寄存器地址，这里寄存器地址为 0xA80A，占2bit

0001：修改后的值，这里为 0x0001，占2bit

48 5B：CRC校验码，通过CRC算法算的，占2bit

0x06发送的报文和0x03发送的报文很像，区别就是0x03修改寄存器的个数咋 0x06 就是修改后的数据，可以进行联想记忆。

这串报文简单化来讲就是，主机向02设备发送报文（02），告诉02设备我要修改寄存器（06），修改的寄存器地址为 0xA80A （A80A ），修改后的数据为 0x0001（0001），打开这个报文的密码是 48 5B（CRC校验码）

这里可以看到，0x06修改命令返回的报文和发送的报文是一致的，但他们代表的意义是不同的，当然，除了一些特殊的从机地址，可以按照返回的报文和发送的报文一致来判断返回报文是否正确

02：从机地址，这里是返回的设备编号为02的从机，占1bit

06：功能码，0x06代表修改寄存器功能，占1bit

8000：已经修改的寄存器地址，这里寄存器地址为 0xA80A，占2bit

0001：修改完成后该寄存器的值，这里为 0x0001，占2bit

48 5B：CRC校验码，通过CRC算法算的，占2bit

这串报文简单化来讲就是，02设备向主机发送报文，告诉主机我是02设备（02），刚刚执行了修改寄存器（0x06），修改后的寄存器地址为 0xA80A （A80A ），修改后的数据为 0x0001（0001），打开这个报文的密码是 48 5B（CRC校验码）

3.2.3 0x10批量修改寄存器功能码

在批量修改或者修改32位寄存器（32位寄存器在存储时占了两个16位的寄存器）时使用这个命令

报文如下

对上面报文进行分析

02：从机地址，这里是发给设备编号为02的从机，占1bit

10：功能码，0x10代表批量修改寄存器功能，占1bit

A806：要修改的寄存器起始地址，这里寄存器起始地址为 0xA806，占2bit

0002：修改的寄存器个数，这里为 0x0002，占2bit

04：修改的数据长度，数值为 2x修改的寄存器个数，这里为 0x04，占1bit

000F：修改的第一个寄存器的值，这里为 0x000F，占2bit

0003：修改的第二个寄存器的值，这里为000F，占2bit

93 04：CRC校验码，通过CRC算法算的，占2bit

这个报文和发送0x03查询的报文有点相似，就是在查询寄存器个数后面增加了要发送的数据的长度和具体数据，可以联想来记忆

这串报文简单化来讲就是，主机向02设备发送报文（02），告诉02设备我要批量修改寄存器（10功能码），被修改的寄存器起始地址是0xA806（A806），我要修改 2（0002）个寄存器，我接下来要修改的值长度位 0x04（04），第一个寄存器的值要改为 0x000F（000F），第二个寄存器的值要改为 0x0003（0003），为了保证我发的这个报文是没有被人动过的，我告诉02设备，我这个报文的密码是 93 04（CRC校验码），

02：从机地址，这里是发给设备编号为02的从机，占1bit

10：功能码，0x10代表批量修改寄存器功能，占1bit

A806：已经修改的寄存器起始地址，这里寄存器起始地址为 0xA806，占2bit

0002：修改好了的寄存器个数，这里为 0x0002，占2bit

81 9A：CRC校验码，通过CRC算法算的，占2bit

这串报文简单化来讲就是，02设备向主机发送报文，告诉主机我是02设备（02），刚刚执行了批量修改寄存器（0x10），修改后的寄存器地址为 0xA806 （A806 ），修改好的寄存器个数为 0x0002（0002），打开这个报文的密码是 81 9A（CRC校验码）

注：32位的寄存器需要用 0x10功能码进行批量修改，不能用0x6修改单个寄存器的功能码修改

3.3 Modbus-TCP

Modbus-TCP 报文帧的格式和 Modbus-RTU是差不多的，区别就在于 Modbus-TCP 采用的是TCP进行连接，而非串口，报文帧的头部比Modbus-RTU要多了6bit的数据， Modbus-TCP不需要做CRC冗余校验。

Modbus-TCP 的报文头部起始为 ：

• 事物处理标识符：长度2bit，可以理解为报文的序列号，一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文
• 协议标识符：长度2bit， 0x0000 代表 Modbus-TCP协议
• 长度：长度2bit，表示接下来的字节长度，单位字节

报文头部，Nodbus-TCP的报文帧在Modbus-RTU 的基础上，在增加了上面 6 bit 的数据

报文尾部，Nodbus-TCP不需要做CRC冗余校验

以 0x03 查询功能码为例

00 01 00 00 00 0B

00 01：事物处理标识符

00 00：Modbus-TCP协议

00 0B：接下来的数据长度为 11（0x000B） 个

02 10 A8 06 00 02 04 00 0F 00 03：与前面RTU的报文格式差不多，只是少了CRC冗余校验码

3.4 Modbus-ACSSII

一般只需要了解RTU协议，因为Modbus协议的设备都必须有 Modbus-RTU协议，至于ACSLL协议，做个大概了解即可

3.4.1 帧形式

对于RTU协议，比如RTU协议发送一个字节：0x12；ASCLL协议则需要发送2个字节：1个字节代表ASCLL码1，一个代表ASCLL码2，既0x31和0x32才能代表0x12.所以，ASCLL协议的效率比较低。但是，ASCLL更符合串口打印查看，因为串口发送的数据一般都是文本模式（ASCLL）。

但是因为RTU一个字节ASCLL需要两个字节来表示，所以ASCLL发送的数据量是RTU的两倍，ASCLL的效率更低

那么ASCLL码效率更低，数据发送量大为啥还采用这种方式呢？

因为假如你要发送数据0x03，采用RTU方式（16进制发送），计算机终端设备接收到0x03后是不可以显示的，就是不能把0x03打印出来。因为可见字符的ASCLL码是从32-126，不是这个范围以外的显示屏上都看不到，会出现乱码，如果是串口助手的话就会显示口口口口。如果采用ASCLL方式（文本模式发送），就不会出现不可显示和乱码的情况，因为文本模式发送0x03，就是发送ASCLL码0和ASCLL码3.也就是0x30和0x33，是可以正常显示在计算机终端的。所以ASCLL效率虽然低，但方便调试显示。

从上图可以看出：

1. 比TRU多了起始段 : ，多个结束符 CR,LF
2. 地址和功能都变成了2个字节
3. 数据部分更加繁琐，但更符合人们的查看

3.5 CRC冗余校验

主机或子机可用校验码进行判别接收信息是否出错。有时，由于电子噪声或其他一些干扰，信息在传输过程中会发生细微的变化，错误校验码保证了主机或子机对在传送过程中出错的信息不起作用。这样增加了系统的安全和效率。错误校验码采用CRC-16校验方法。

二字节的错误校验码，低字节在前，高字节在后。

底层代码实现比较需要注意的就是高低位的转换，下面是高低位的提取代码

4.1 Modbus-RTU

需先导入串口通信的包 jSerialComm

4.2 Modbus-TCP

通过创建 socket 实现Modbus 的TCP连接，报文解析和Modbus-RTU差不多，多了头部6个字节的解析以及少了后面的CRC冗余码

还有一些比较深入的内容没有讲到，比如数据模型之类，下面的内容也比较零散，详见这个视频的讲解，感兴趣可以自己研究

这节课带你吃透Modbus通信协议_哔哩哔哩_bilibili

线圈（布尔量，开关）

存储区：

​ 输出线圈： 0

​ 0 0001 - 0 9999

​ 0 00001 - 065536

​ 输入线圈： 1

​ 1 0001 - 1 9999

​ 1 00001 -

​ 输出寄存器：4

​ 4 0001 - 4 9999

​ 4 00001 -

​ 输入寄存器：3

​ 3 0001 - 3 9999

​ 3 00001 -

存储区范围：5位（标准地址）和6位（拓展地址）

​ 第一位表示区域，后面几位表示地址

读和写 功能码

读可以读输入和输出的，写只能写输出的，写可以单个写，也可以多个写

读输出线圈 01

读输入线圈 02

读输出寄存器 03

读输入寄存器 04

写单个输出线圈 05

写单个输出寄存器 06

写多个输出线圈 15 （OxF）

写多个输出寄存器 16 （Ox10）

到此这篇modbus报文解析10号功能码（modbus16功能码的报文组织）的文章就介绍到这了,更多相关内容请继续浏览下面的相关推荐文章，希望大家都能在编程的领域有一番成就！

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