modbus通訊協議是一種工業通訊協議，它定義的是一種設備控制器可以識別和使用的信息幀結構，獨立于物理層介質，可以承載于多種網絡類型中。modbus協議把通信參與者規定為“主站”（master）和“從站”（slave），數據和信息的通信遵從主/從模式，當它應用于標準modbus網絡時，信息被直接傳送。modbus總線網絡中的各個智能設備通過異步串行總線連接起來，只允許一個控制器作為主站，其余智能設備作為從站。采用命令/應答的通信方式，主站發出請求，從站應答請求并送回數據或狀態信息，從站不能夠自己發送信息。modbus協議定義的各種信息幀格式，描述了主站控制器訪問從站設備的過程，規定從站怎樣做出應答響應，以及檢查和報告傳輸錯誤等。網絡中的每個從設備都必須分配給一個唯一的地址，只有符合地址要求的從設備才會響應主設備發出的命令。
由于modbus總線系統開發成本低，簡單易用，并且現在已有很多器、、顯示屏等都具有modbus通信接口，所以它已經成為一種公認的通信標準。通過modbus總線，可以很方便地將不同廠商生產的控制設備連成工業網絡，進行集中監控。
modbus最初為plc通信而設計，它通過24種總線命令實現plc與外界的信息交換。這些總線命令對應的通信功能主要包括ai/ao、di/do的數據傳送。但不是很多modbus設備的控制只使用其中的幾條命令，對其余命令不做反應。
1.modbus通信格式
modbus協議定義了兩種傳輸模式，即rtu（remote terminal unit）和ascii。在rtu模式中，1字節的信息作為一個8位字符被發送，而在ascii模式中則作為兩個ascii字符被發送，如發送字符“20”時，采用rtu模式時為“00100000”，然而采用ascii模式則成為“00110010”＋“00110000”（ascii字符的“2”和“0”）?？梢?，發送同樣的數據時，rtu模式的效率大約為ascii模式的兩倍。一般來說，數據量少而且主要是文本時采用ascii；通信數據量大而且是二進制數值時，多采用rtu模式。
主站一次可向一個或所有從站發送通信請求（或指令），主設備通過消息幀的地址域來選通從設備。主站發送的消息幀的內容和順序為：從站地址、功能碼、數據域（數據起始地址、數據量、數據內容）、crc校驗碼；從站應答的信息內容和順序與主站信息幀基本相同。modbus除了定義通信功能碼之外，同時還定義了出錯碼，標志出錯信息。主站接收到錯誤碼后，根據錯誤的原因采取相應的措施。從站應答的數據內容依據功能碼進行響應，例如功能代碼03要求讀取從站設備中保持寄存器的內容。
modbus部分功能碼
2. crc校驗的實現
modbus通信的rtu模式中，規定信息幀的最后兩個字節用于傳遞crc（cyclic redundancy check，循環冗余校驗）碼。發送方將信息幀中地址域、功能碼、數據域的所有字節按規定的方式進行位移并進行xor（異或）計算，即可得到2字節的crc碼，并把包含crc校驗碼的信息幀作為一連續的流進行傳輸。接收方在收到該信息幀時按同樣的方式進行計算，并將結果同收到的crc碼的雙字節比較，如果一致就認為通信正確，否則認為通信有誤，從站將發送crc錯誤應答。
rtu模式一般采用crc-16冗余校驗方法，crc-16的校驗碼為16位（2字節），其中低字節在前，高字節在后。實現crc校驗有兩種方法：根據crc校驗的定義公式進行計算，或者在程序中建立crc校驗值表。在程序中使用前者更容易實現，這里需要使用crc生成多項式x16＋x15＋x2＋1。該多項式對應的碼組系數為18005h（16進制），去除最高位，對應的16位余數為8005h，即為crc-16常數。crc-16校驗過程如下：將crc寄存器的每一位預置為1；把該寄存器值與8bit的信息幀數據進行異或，結果存于該寄存器；對crc寄存器從高到低進行移位，在最高位（msb）的位置補零，而最低位（lsb，移位后已經被移出crc寄存器）如果為1，則把寄存器與crc-16常數進行異或，否則如果lsb為零，則無需進行異或。重復上述的由高至低的移位8次，第一個8bit數據處理完畢，用此時寄存器的值與下一個8bit數據異或并進行如前一樣的8次移位。所有的字符處理完成后crc寄存器內的值即為最終的crc值。crc添加到消息中時，先加入低字節，然后高字節。
3. 鏈路特征
modbus標準的物理層可以采用rs-232串行通信方式，但在長距離通信中常采用rs-422或rs-485代替。在多點通信情況下只采用rs-485方式，所以rtu模式下的modbus系統采用屏蔽雙絞線，通信距離可達1000m。一條總線上最多可配置31個從站設備。傳輸線上的信息交換是半雙工的，即同時只能有一臺設備允許發送信息，主站在發送下一條指令之前等待從站回應，從而避免了線路的沖突。
rtu模式的傳輸格式是1個數據位，2個停止位，沒有奇偶校驗位。通信數據安全由控制參數crc-16碼保證。rtu接收設備依靠接收字符間經過的時間判斷一幀的開始，如果經過3個半的字符時間后仍然沒有新的字符或者沒有完成幀，接收設備就會放棄該幀，并設下一個字符為新一幀的開始。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
