modbustcp报⽂解析_Modbus协议详解
Modbus概述
Modbus通信协议由Modicon公司(现已经为施耐德公司并购，成为其旗下的⼦品牌)于1979年发明的，是全球最早⽤于⼯业现场的总线规约。由于其免费公开发⾏，使⽤该协议的⼚家⽆需缴纳任何费⽤，Modbus通信协议采⽤的是主从通信模式(即Master/Slave通信模式)，其在分散控制⽅⾯应⽤极其⼴泛，从⽽使得Modbus协议在全球得到了⼴泛的应⽤。
Modbus通信协议具有多个变种，其具有⽀持串⼝(主要是RS-485总线)，以太⽹多个版本，其中最著名的是Modbus RTU,Modbus ASCII和Modbus TCP三种。其中Modbus RTU与Modbus ASCII均为⽀持RS-485总线的通信协议，其中Modbus RTU由于其采⽤⼆进制表现形式以及紧凑数据结构，通信效率较⾼，应⽤⽐较⼴泛。⽽Modbus ASCII由于采⽤ASCII码传输，并且利⽤特殊字符作为其字节的开始与结束标识，其传输效率要远远低于Modbus RTU协议，⼀般只有在通信数据量较⼩的情况下才考虑使⽤Modbus ASCII通信协议，在⼯业现场⼀般都是采⽤Modbus RTU协议，⼀般⽽⾔，⼤家说的基于串⼝通信的Modbus通信协议都是指Modbus RTU通信协议。
Modbus协议名称解释
功能码：功能码在modbus协议⽤于表⽰信息帧的功能，常⽤的功能码有03，04，06，16等，其中03功能码的作⽤是读保持寄存器内容，04功能码的作⽤是读输⼊寄存器内容，06功能码的内容是写单个保持寄存器，16功能码的内容则是写多个保持寄存器。
输⼊寄存器和保持寄存器：04功能码的作⽤就是读输⼊寄存器，⽽03功能码的作⽤则是读保持寄存器，很多⼈在看到这两个功能码的时候总是希望到这两个功能码的区别，保持寄存器和输⼊寄存器到底是什么区别，modbus协议最开始是⽤来解决PLC的通信协议问题的，主要⽤于输⼊输出数字量信号以及模拟量信号，所谓的输⼊寄存器就是从模拟量信号输⼊引申出来的，即输⼊寄存器只能从模拟量信号输⼊端改变寄存器，⽽主机则不能通过下发指令改变输⼊寄存器的数据，⽽保持寄存器则是⽤于输出模拟量信号的，主机是可以改变寄存器数据，也就是说对于主机⽽⾔，输⼊寄存器是只读的，⽽保持寄存器是可以读写的，当主机⽤06，16功能码的指令去预置输⼊寄存器的时候，设备会返回⼀个代码为0x81的错误代码，即企图写只读寄存器。
Modbus中的数据地址格式：在Modbus协议中，经常会出现类似于3xxxx,4xxxx寄存器，这个表⽰的是寄存器⽀持的数据类型。Modbus 数据地址格式是从0开始，⽐如以下⼀个寄存器40009，即表⽰保持寄存器，寄存器地址为00 08，类似的数据地址格式经常在组态软件以及PLC系统中⽤到。
Modbus RTU/ASCII/TCP：Modbus协议最开始是⽤于可编程逻辑控制器(PLC)之间的通讯，由于其具有的开放性，⼤量的⽤于现场智能仪表。Modbus协议有多个变种，其中最著名的是Modbus RTU/Modbus ASCII和Modbus TCP通信协议。其中RTU/ASCII协议是基于串⾏⼝通信，⽽TCP协议则是基于以太⽹通信。
Modbus错误代码表：modbus有功能码，校验码，异常功能码和错误代码，其中异常功能码和错误代码⾮常容易混淆，⼀般来说异常功能码指的是某个功能码执⾏的时候出现的相应异常功能码，⼀般都是在功能码的基础上加上0x80，⽐如03功能码出现的异常码是0x83异常功能码，16功能码对应出现的异常功能码则是0x90,⽽错误代码则是表⽰出现错误的具体情况，⽐如寄存器地址不存在，不管是读还是写，如果该寄存器地址不存在的话，错误代码为02。
其中物理离散量输⼊和输⼊寄存器只能有I/O系统提供的数据类型，即只能是由I/O系统改变离散量输⼊和输⼊寄存器的数值，⽽上位机程序不能改变的数据类型，在数据读写上表现为只读，⽽内部⽐特或者物理线圈和内部寄存器或物理输出寄存器(保持寄存器)则是上位机应⽤程序可以改变的数据类型，在数据读写上表现为可读可写。通信协议
Modbus RTU/TCP协议
Modbus TCP协议则是在RTU协议上加⼀个MBAP报⽂头，由于TCP是基于可靠连接的服务，RTU协议中的CRC校验码就不再需要，所以在Modbus TCP协议中是没有CRC校验码。
RTU数据格式：
主机请求消息
[03][03][00][00][00][0A][C4][2F]
Slave id(BIT0)
Function(BIT1)
addr(BIT2、BIT3)
nb(BIT4、BIT5) 请求的数据⼤⼩
CRC(BIT6、BIT7)
从机回复消息
03 03 14 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 06 00 07 00 08 00 09 00 0A 16 6F
Slave id(BIT0)
Function(BIT1)
nb(BIT2) 回复的数据⼤⼩，是请求数据⼤⼩的两倍，每个数据占两个⾃⼰
data(BIT3-BIT22)
CRC(BIT23、BIT24)
TCP数据格式：
主机请求消息
07 78 00 00 00 06 03 03 00 00 00 14
事务处理标识
2字节
07 78可以理解为报⽂的序列号，⼀般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报⽂。
协议标识符
2字节
00 00表⽰ModbusTCP协议。
长度
2字节
00 06表⽰接下来的数据长度，单位为字节。
单元标识符
1字节
03可以理解为Slave设备地址。
功能码
1字节
03 功能码，读保持寄存器
起始地址
2字节
00 00 起始地址
寄存器数量
2字节
00 14 读取寄存器数量
从机回复消息
07 78 00 00 00 2B 03 03 28 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 06 00 07 00 08 00 09 00 0A 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
事务处理标识
2字节
07 78可以理解为报⽂的序列号，⼀般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报⽂。
协议标识符
2字节
00 00表⽰ModbusTCP协议。
长度
2字节
00 2B表⽰接下来的数据长度，单位为字节。单元标识符
1字节
03可以理解为Slave设备地址。
功能码
1字节
03 功能码，读保持寄存器
起始地址
1字节
28 回复的数据⼤⼩
寄存器数据
xxx字节
读取的寄存器数据

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