一、介绍
Modbus协议由Modicon公司开发出来，现在Modbus是工业领域全球最流行的协议
硬件支持RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。
应用在PLC，DCS，智能仪表等工控领域
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二、modbus协议介绍
1、模式
modbus分为master和slave模式，master是主机，slave是从机，一个总线网络只能有一个主机，多个从机
2、消息帧
modbus有ascii和 rtu
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3、传输模式
modbus ascii、 modbus rtu、modbus tcp三种，其中modbus tcp主要用于以太网，modbus ascii和modbus rtu主要的差异只是校验和起始，以及数据表示，主要用于串口设备，其中rtu最常见
4、协议描述
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三、协议的功能
1、地址访问
Modbus协议主要是实现总线设备按照地址访问操作不管是串口还是以太网，应用层不关心底层的物理地址，主机协议里面会发从设备的地址，从设备收到以后判断是不是自己的地址然后做出相应的访问
这里以485串口设备介绍
硬件层通过485芯片将串口转换成总线的形式实现多机广播通信，即一个设备发送消息，所有设备都能收到
485串口设备总线框架，这里master是主机，slave是从机，一个总线网络只能有一个主机，多个从机
设备硬件连接，通过485芯片将串口的tx和rx的ttl信号和485的差分信号相互转换
从硬件层可以看出，485总线本身是没有通信机制的
所以一般485设备会直接用modbus协议实现通信机制
三、modbus rtu协议详解
1、rtu协议描述
注意：
（1）这里除CRC以外都是网络字节顺序，就是高字节在前，低字节在后
（2）数据内容协议是自定义，数据回复是根据自定义协议来
例如：01 06 00 01 00 17 98 04
把数据 0x0017(十进制23) 写入 1号从机地址 0x0001数据地址
2、功能号
（1）标准功能01~21，以下为常用标准功能
01 (0x01) 读线圈
02 (0x02) 读离散量输入
03 (0x03) 读保持寄存器
04 (0x04) 读输入寄存器
05 (0x05) 写单个线圈
06 (0x06) 写单个寄存器
15 (0x0F) 写多个线圈
16 (0x10) 写多个寄存器
（2）拓展功能备用，22~64
（3）用户功能，65~72
（4）非法功能，73~119
（5）内部使用保留，120~127
（6）异常应答保留，128~255
3、crc校验
校验是从第一个字节byte0开始
crc校验代码
const char auchCRCHi[256]={
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40
};
const char auchCRCLo[256]={
0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4,
0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD,
0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7,
0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE,
0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2,
0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB,
0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91,
0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88,
0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80,
0x40
};
//modbus CRC校验函数
unsigned int Modbus_CRC16(unsigned char *puchMsg,unsigned int usDataLen)
{
unsigned char uchCRCHi,uchCRCLo;
unsigned char uIndex=0 ; /* will index into CRC lookup table */
unsigned char tempp=0;
unsigned int CRCHL=0;
uchCRCHi=0xFF ; // high byte of CRC initialized
uchCRCLo=0xFF ;
tempp=0; // low byte of CRC initialized
while(usDataLen--) // pass through message buffer
{
uIndex=uchCRCHi^*puchMsg++ ; // calculate the CRC high byte
tempp++;
uchCRCHi=uchCRCLo^auchCRCHi[uIndex] ;//01-auchCRCHi[254]:0x81;02-0x01;03-0x80;04-0xC0
uchCRCLo=auchCRCLo[uIndex] ;
}
CRCHL=uchCRCHi;
CRCHL=CRCHL<<8;
CRCHL|=uchCRCLo;
return CRCHL;//(uchCRCHi<<8|uchCRCLo) ;//uchCRCHi:0xa1;uchCRCLo:2B
}