Modbus常用功能码、协议类型、报文帧-RZMPU工业控制教程连载（27）

Modbus功能码占用1字节，取值范围是1127。之所以127以上不能用，是因为Modbus规定当出现异常时，功能码+0x80（十进制128）代表异常状态，因此129（1+128）255（127+128）的取值代表异常码。

功能码可以分为位操作和字操作两类。位操作的最小为1位（bit），字操作的最小单位为2字节。

①位操作指令：读取线圈状态的功能码01，读（离散）输入状态功能码02，写单个线圈功能码05和写多个线圈功能码15。

②字操作指令：读保持寄存器功能码03，读输入寄存器功能码04，写单个保持寄存器功能码06，写多个保持寄存器功能码16。

Modbus可以在各种介质上传输，那么他的传输模式也分为三种。包括ASCII、RTU（远程终端控制系统）、TCP三种报文类型。

Modbus协议使用串口传输时可以选择RTU或ASCII模式，并规定了消息、数据结构、命令和应答方式并需要对数据进行校验。ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验。通过以太网传输时使用TCP，这种模式不使用校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。

一个报文就是一帧数据，一个数据帧就一个报文：指的是一串完整的指令数据，本质就是一串数据。

Modbus报文是指主机发送给从机的一帧数据，其中包含着从机的地址，主机想执行的操作，校验码等内容。

1. Modbus ASCII模式

当控制器设为在Modbus网络上以ASCII模式通信时，在消息中每个8位（b）字节都将作为两个ASCII字符发送。这种方式的主要优点是字符发送的时间可隔可达到1秒且不产生错误。

在ASCII模式下，消息以冒号（:）字符（ASCII码为0x3A）开始，以回车换行奇结束（ASCII码为0x0D、0x0A）。消息的其他字段（域）可以使用的传输字符是十六进制的0···9、A···F。处于网络上的Modbus设备不断侦测“：”字符，当接收到一个冒号时，每个设备进入解码阶段，并解码下一个字段（地址域）以判断是否是发给自己的。消息帧中的字符间发送的时间间隔最长不能超过1秒，否则接收设备将认为发生传输错误。

2. Modbus RTU模式

帧结构=从机地址+功能码+数据+校验

从机地址：每个从机都有唯一地址，占用一个字节，范围0-255，其中有效范围是1-247，其中255是广播地址（广播就是对所有从机发送应答）

功能码：占用一个字节，功能码的意义就是，知道这个指令是干啥的，比如你可以查询从机的数据，也可以修改从机的数据，所以不同功能码对应不同功能。

数据：根据功能码不同，有不同功能，比方说功能码是查询从机的数据，这里就是查询数据的地址和查询字节数等。

校验：在数据传输过程中可能数据会发生错误，CRC检验检测接收的数据是否正确。

3. 串行报文帧总结：

ModbusASCII有开始字符（和结束字符（CR LF），可以作为一帧数据开始和结束的标志，而ModbusRTU没有这样的标志，需要用时间间隔来判断一帧报文的开始和结束，协议规定的时间为3.5个字符周期，就是说一帧报文开始前，必须有大于3.5个字符周期的空闲时间，一帧报文结束后，也必须要有3.5个字符周期的空闲时间否则就会出现粘包的情况。

注意：针对3.5个字符周期，其实是一个具体时间，但是这个时间跟波特率相关。在串口通信中，1个字符包括1位起始位、8位数据位（一般情况）、1位校验位（或者没有）、1位停止位（一般情况下），因此1个字符包括 11个位，那么3.5个字符就是38.5个位，波特率表示的含义是每秒传输的二进制位的个位，因此如果是9600波特率，3.5个字符周期=38.5/9600=0.00401s*1000=4.01ms。