modbusrtu 协议

modbusrtu 协议

Modbus是一种通讯协议，最初由Modicon公司开创。目前这个协议已经成为了全球工业自动化设备间的通讯标准之一，被广泛应用于许多领域，包括工业自动化、家庭自动化、建筑物自动化、能源管理等等。Modbus RTU协议是其中最常见的格式之一，本文将详细介绍该协议的基本特点、通讯方式、报文结构以及应用范围等方面。

一、协议介绍

1.1 基本概念

Modbus RTU协议是Modbus协议的一种变体，是在串行通讯中广泛应用的一种方式。RTU通讯的特点在于通讯速度较快，协议间数据的传输效率高。

1.2 协议特点

针对它的通讯方式而言，Modbus RTU协议最明显的特点是它的速度快。由于基于串行通讯，可以实现数据快速传输。此外，它采取了类似于“请求—响应”的模式，能够保证通讯中数据的可靠性。

二、通讯方式

Modbus RTU协议采取了一种“Master/Slave”的结构，其中，Master表示设备的控制器或CPU，而Slave则具有更低的智力，被动从属于Master，它们互相交换信

息，实现整个系统的控制。在通讯时，Master通过一个唯一的地址向Slave发送请求消息，并等待接收Slave的响应消息。通讯过程主要包括以下两个阶段：

2.1 请求消息

当Master向Slave发送请求时，它会先确定拟请求的Slave的地址、功能码和数据。其中，地址是指Slave设备在同一个网络上的唯一标识符，功能码表示所请求的操作类型，数据则是操作所需的具体数据。请求消息的格式如下：

Slave Address: 1 byte Function Code: 1 byte Data: n bytes CRC Check: 2 bytes

需要注意的是，在发送请求消息时，Master应能确保请求在网络上的唯一性，否则将导致请求的冲突，影响通讯的有效性。

2.2 响应消息

当Slave接受到Master的请求消息时，它会根据请求完成相应的操作，并返回响应消息。响应消息的格式如下：

Slave Address: 1 byte Function Code: 1 byte Data: n bytes CRC Check: 2 bytes

在响应消息中，捎带着的主要是请求所需操作的结果，Master再根据响应的数据做出相应的决策。

三、报文结构

Modbus RTU协议中的数据通讯是基于二进制信号的传输，因此需要考虑报文结构的指定，以确定报文的正确解析和组装方式。具体来说，报文结构主要包括以下几个部分：

3.1 起始符

Modbus RTU协议中起始符为1个8位无法读取的字符，其作用是标识新的报文的开始。通常为1字节的0x00字符。

3.2 地址码

Modbus RTU协议中地址码长度为1个字节，用于标识所请求或响应的设备地址，其取值范围为1~247之间。需要注意的是，地址码1被保留用于广播请求，因此不能作为设备地址使用。

3.3 功能码

功能码长度为1个字节，其指明了请求或响应的操作类型。例如，读取线圈状态、读取离散输入状态、读保持寄存器、写单个线圈等。

3.4 数据位

数据位的长度可以变化，根据报文中所请求或响应的数据类型确定。对于读取线圈状态或读取离散输入状态命令而言，数据位可以为1~2000位之间，而对于读写保持寄

存器或写单个线圈命令而言，则取决于支持寄存器的数据长度。

3.5 终止符

结束符也是一个无法读取的字符，如均分析正确，则本字符应为0x00。它标志着报文的结束，便于设备解析报文。

3.6 CRC校验

CRC校验是协议用于数据完整性保护的关键部分，通常将MODBUS RTU协议中的寄存器操作数据和其他要求紧密结合的寄存器、字、双字等格式通过CRC校验方法保证了数据的完整性和准确性。

总之，Modbus RTU协议的报文结构，可以满足不同请求和响应的长度和数据类型要求，为实现整个通讯协议提供了相对灵活的支持。

四、应用范围

Modbus RTU协议是Modbus协议之一，被广泛应用于许多领域，特别是在工业自动化领域应用最为广泛。其优点在于可以实现比较复杂的控制操作功能，并能与各种设备协同工作，实现自动化控制。同时，由于其速度快、数据传输效率高等特点，也被应用于家庭自动化、建筑物自动化、能源管理等领域。

例如，Modbus RTU协议可以在制造、运输、工厂自动化和家居自动化等领域中实现多种功能。其他很多有关自动化的应用也是通过Modbus RTU协议实现的，就连最广泛使用的工控系统也是采用Modbus RTU协议作为其通信协议。

五、结论

由此可见，Modbus RTU协议不仅优化了通讯速度和效率，同时提高了系统的可靠性和稳定性，适用于多种领域。针对它的优点，现实中它的应用也越来越广泛。因此，它不仅是工业自动化领域的技术标准之一，也受到了许多其他领域的高度关注和接纳。