Modbus协议使用

不熟悉的会认为很高深，了解的会觉得其实没啥，Modbus协议就是这样，简单到除了看说明书，基本没啥需要说明的程度。

可以认为它是一个纯软件协议，和硬件没啥关系，唯一的那点关系是在不同的传输介质上采用的格式不一样。Modbus协议可以通过RS232、RS485或者以太网等进行传输，通过RS232、RS485等不可靠介质上传输时，需要添加校验信息以验证数据传输的正确性；而在以太网上传输时，因为TCP/IP协议已经可以保证传输的数据包的正确性，因此额外的校验已不必要。关于Modbus报文和Modbus TCP报文的格式请参见相关的资料。

Modbus广泛用于工业通信领域。比如典型的可编程控制器（PLC），包含数字量输入、模拟量输入、数字量输出、模拟量输出以及内部寄存器等，如果一台主机连接到该PLC并需要对其进行控制，就需要一种双方都能识别的格式进行通信，Modbus就是为此而生的。

Modbus协议规定了主机和PLC双方通信的格式，通信双方只要各自遵从这份规定就能正确解析通信的内容。至于主机如何控制PLC的输出、报文如何传输等均不在此协议的关心范围之内。

Modbus为主从通信协议，主机（master）发送请求、辅机（slave）进行应答的一问一答的形式进行通信。

Modbus提供了各种功能码供主机读写辅机的寄存器，比如0x03读保持寄存器的内容、0x06写保持寄存器的内容等，其它功能码请查询Modbus协议的相关文档。

Modbus支持一对多的通信方式，在一个网络中只能有一个主机（master），可以有多个辅机（slave），每个slave以slave id进行标示。Master查询时将查询报文广播到网络上，每个slave都能接收到次报文但只有slave id匹配的slave才能进行应答，如果多个slave进行应答将会造成通信故障。

 

串口发送、接收Modbus报文的一些事项：

当Modbus在RS232或者RS485网络上传输时，主机和辅机均通过串口进行收发。

1、报文接收

    Modbus报文通过发送间隙来标示一个完整的报文，即从Modbus报文本身分辨不出报文与报文之间的结合处，两个报文之间应最少有3.5倍字符传输时间的间隔。在有UART FIFO的嵌入式系统中，比如ARM、DSP等，当有字符接收到之后，如果在接下来的时间内有3.5倍以上的字符间隔的时间范围内没有字符接收到，则会产生一个超时中断，据此可判断一个完整的报文已经接收到。

    如果使用像51单片机这类的没有此中断的嵌入式芯片，通常假定第一个接收到的字符为本身的slave id，然后接收报文中的长度字段，据其判断还需接收多少字节来构成完整的报文。

    以太网是以数据包的形式发送数据，不存在类似的接收问题。

2、数据发送

    数据的发送在大部分情况下不是问题，但考虑以下情况，使用一个实时性不太强的系统（比如Rabbit 3700模块）做master，通讯芯片使用半双工的MAX485，由于需要控制485芯片的收发，在实时性不太强的情况下可能造成以下问题：当发送完成后需要置585芯片为接收数据状态以接收slave的应答，这就需要在发送和置接收状态之间加几毫秒的延时，如果延时加的太短，则数据发送不完全；如果延时加的过长，则数据接收不完全。

    此类系统需要考虑slave的响应时间，对于裸奔的单片机或者arm来说，这个响应时间很可能会很短暂。因为串口对这类芯片来说是个很低速的外设，计算时间远远小于数据收发所用的时间。如果master在调整发送后的延时能正确通信的话固然好，如果不能，就要在slave的接收和响应之间加几毫秒的延时，延时时长根据示波器观察和调试确定。如果不用示波器观察，这个问题很难发现。在非裸奔的Rabbit 3700上，串口接收到数据不进行任何处理就往外发送，也需要将近20毫秒的时间，但在裸奔的系统上，这个间隔基本可以忽略了。