HAL之modbus

只看该作者 · 2022-11-30 19:40

什么是modbus？

Modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气 Schneider Electric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准（De facto），并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。

要注意的是：：：：：：MODBUS协议是一种软件协议，是一种人为约定的协议，他和SPI，IIC，CAN总线协议还是有些不同的，SPI，IIC，CAN总线这些协议必须是设备在硬件上支持的，可以说SPI，IIC，CAN总线是一种软硬件的结合体，也就是常分为两层即物理层和协议层，MODBUS本身就是类似于协议层的东西。Modbus通信标准协议可以通过各种传输方式传播，如 RS232C、RS485、光纤、无线电等。

只看该作者 · 2022-11-30 19:41

Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：

公开发表并且无版权要求

易于部署和维护

对供应商来说，修改移动本地的比特或字节没有很多限制

只看该作者 · 2022-11-30 19:41

Modbus允许多个 (大约240个) 设备连接在同一个网络上进行通信，举个例子，一个测量温度和湿度的装置，并且将结果发送给计算机。在数据采集与监视控制系统（SCADA）中，Modbus通常用来连接监控计算机和远程终端控制系统（RTU）。

只看该作者 · 2022-11-30 19:42

Modbus协议大致分为以下两种串行传输模式：

Modbus-RTU

Modbus-ASCII

一个设备只会使用一种协议，一般来说大部分的设备都是Modbus-RTU协议。

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，ASCII作为可选项。一般学习Modbus协议，只需要了解RTU协议，ASCll了解即可。

只看该作者 · 2022-11-30 19:42

Modbus通讯过程
Modbus是一种单主站的主/从通信模式。，主机发送，从机应答，主机不发送，总线上就没有数据通信。

只看该作者 · 2022-11-30 19:43

举例: 一个总线上有一个主机，多个从机，主机查询其中一个从机，首先得给这些从机分配地址(每个地址必须唯一)，分配好地址后，主机先查询，然后发数据，从机得到主机发送的数据，然后对应地址的从机回复，主机得到从机数据。

只看该作者 · 2022-11-30 19:45

注意：

Modbus不能判断从机是否忙，也没有对应的仲裁机制，我们只能通过软件对数据进行适当的处理！

只看该作者 · 2022-11-30 19:46

帧结构
帧结构 = 地址 + 功能码+ 数据 + 校验

只看该作者 · 2022-11-30 19:47

地址: 占用一个字节，范围0-255，其中有效范围是1-247，其他有特殊用途。Modbus网络上只能有一个主站存在，主站在 Modbus网络上没有地址，从站的地址范围为 0 - 247，其中 0 为广播地址，从站的实际地址范围为 1 - 247。

只看该作者 · 2022-11-30 19:48

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，也可以修改数据，所以不同功能码对应不同功能。

只看该作者 · 2022-11-30 19:48

部分功能码：

只看该作者 · 2022-11-30 19:49

其中，功能码03和06是比较常用的。

●数据：占用一个或多个字节，根据功能码不同，有不同结构。

●校验：为了保证数据不错误，增加这个，然后再把前面的数据进行计算看数据是否一致，如果一致，就说明这帧数据是正确的，我再回复；如果不一样，说明你这个数据在传输的时候出了问题，数据不对的，所以就抛弃了。

只看该作者 · 2022-11-30 19:50

举例说明

我们大部分时候都是用modbus来和传感器通信。如果要查询传感器上的信息，用03查询功能码，如果需要修改传感器寄存器的值就用06修改功能码，其他的不需要过多关注，用到的时候再去了解。

只看该作者 · 2022-11-30 19:51

查询功能码

比如我们现在要使用STM32查询某传感器的数据，该传感器的地址为01。

主机发送: 01 03 00 00 00 01 84 0A
从机回复: 01 03 02 19 98 B2 7E

只看该作者 · 2022-11-30 19:51

什么意思？解析如下：

发送数据解析

只看该作者 · 2022-11-30 19:52

01-地址，也就是你传感器的地址
03-功功能码，03代表查询功能，查询传感器的数据
00 00-代表查询的起始寄存器地址.说明从0x0000开始查询。这里需要说明以下，Modbus把数据存放在寄存器中，通过查询寄存器来得到不同变量的值，一个寄存器地址对应2字节数据
00 01-代表查询了一个寄存器.结合前面的00 00,意思就是查询从0开始的1个寄存器值
84 0A-循环冗余校验,是modbus的校验公式,从首个字节开始到84前面为止。

只看该作者 · 2022-11-30 19:52

回复数据解析

只看该作者 · 2022-11-30 19:53

01-地址，也就是你传感器的地址
03-功功能码，03代表查询功能，查询传感器的数据。这里要注意的是注意发给从机的功能码是啥，从机就要回复同样的功能码，如果不一样说明这一帧数据有错误
02-代表后面数据的字节数,因为上面说到,一个寄存器有2个字节,所以后面的字节数肯定是2*查询的寄存器个数;
19 98-寄存器的值是19 98,结合发送的数据看出,01这个寄存器的值为19 98
B2 7E-循环冗余校验

总结就是：

发送：从机的地址+我要干嘛的功能码+我要查的寄存器的地址+我要查的寄存器地址的个数+校验码

回复：从机的地址+主机发我的功能码+要发送给主机数据的字节数+数据+校验码

只看该作者 · 2022-11-30 19:54

修改功能码

主机发送: 01 06 00 00 00 01 48 0A
从机回复: 01 06 00 00 00 01 48 0A

看上去怎么一样的啊?是不是错了?答案是这是正确的。

只看该作者 · 2022-11-30 19:54

发送数据解析

01-主机要查询的从机地址
06-功能码,06代表修改单个寄存器功能,修改有些不同,有修改一个寄存器和修改多个寄存器;
00 00-代表修改的起始寄存器地址.说明从0x0000开始.
00 01-代表修改的值为00 01.结合前面的00 00,意思就是修改0号寄存器值为00 01;
48 0A-循环冗余校验,是modbus的校验公式,从首个字节开始到48前面为止