解析Modbus协议原理与实现步骤 (解析modbus从站的数据)

解析Modbus协议原理与实现步骤：从站数据的深度解析

一、引言

Modbus是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，以其简洁、高效、可靠的特点深受欢迎。
本文将详细解析Modbus协议的原理和实现步骤，特别是对从站数据的解析进行深入探讨，帮助读者更好地理解和应用该协议。

二、Modbus协议概述

Modbus是一种主从架构的通信协议，包含一个主站（Master）和多个从站（Slave）。
主站负责发起请求，从站响应请求并发送数据。
Modbus协议有ASCII和RTU两种模式，通过串行传输数据。
其特点包括：

1. 简单易用：Modbus协议具有简单的命令结构和明确的数据结构，使得设备间通信变得简单明了。
2. 可扩展性：支持多个从站，方便扩展设备数量。
3. 可靠性：采用校验和进行错误检测，提高通信可靠性。

三、Modbus协议原理

Modbus协议基于串行通信原理，通过主站发送请求，从站接收请求并返回数据。
请求和响应的格式包括起始位、地址位、功能码、数据位和校验位等。
其中，功能码表示主站请求的操作类型，数据位用于传输实际数据。
从站根据接收到的地址和功能码进行相应的数据处理和响应。

四、Modbus协议实现步骤

1. 配置主站和从站：确定设备的地址和功能码，确保主站和从站之间的通信能够正确进行。
2. 建立通信连接：通过串行接口建立主站和从站之间的通信连接。
3. 主站发送请求：主站根据实际需求发送带有地址和功能码的请求到从站。
4. 从站接收请求并处理：从站接收到请求后，根据地址和功能码进行相应的数据处理。
5. 从站返回响应：从站将处理结果以响应的形式发送回主站。
6. 主站接收响应并处理：主站接收到响应后，对响应进行解析和处理，获取所需的数据。

五、解析Modbus从站数据

解析Modbus从站数据是Modbus协议应用中的关键步骤。
从站数据通常以二进制或十六进制的形式传输，需要根据Modbus协议的规定进行解析。
具体步骤如下：

1. 确定数据位和字节序：根据Modbus协议的规定，确定数据的位数和字节序（大端序或小端序）。
2. 解析功能码和数据结构：根据功能码确定数据的结构和含义，识别出不同的数据类型（如整数、浮点数等）。
3. 转换数据格式：将从站数据转换为适合应用的数据格式（如十进制、ASCII等）。
4. 校验数据的正确性：通过校验和或其他校验方法验证数据的正确性，确保数据的可靠性。

六、实际应用中的注意事项

在解析Modbus从站数据时，需要注意以下几点：

1. 确保设备地址和功能码的准确性：设备地址和功能码的误配置可能导致通信失败或数据错误。
2. 注意数据的字节序和格式：不同的设备和应用可能采用不同的字节序和数据格式，需要根据实际情况进行转换和处理。
3. 校验数据的正确性：通过校验和或其他校验方法验证数据的正确性，确保数据的可靠性。
4. 遵循Modbus协议的规范：严格遵守Modbus协议的规范，确保通信的稳定性和兼容性。

七、结论

本文详细解析了Modbus协议的原理和实现步骤，特别是从站数据的解析过程。
通过了解Modbus协议的原理和步骤，读者可以更好地理解和应用该协议，实现设备间的可靠通信。
在实际应用中，需要注意设备地址、功能码、字节序、数据格式和数据的正确性等问题，确保通信的稳定性和可靠性。

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一图读懂modbus 协议

掌握Modbus协议，就像打开了工业通信的宝箱。 Modbus，由Modicon公司在1979年诞生，因其免费、简单且接口丰富，已成为工业界的标准。 它兼容多种电气接口，如RS232、RS485和TCP/IP，消息帧结构清晰简洁。 它的核心在于线圈和寄存器的概念：线圈代表布尔值，寄存器则储存非布尔数据，划分了只读和读写区域，用数字标识，如1-4096。 地址由区号和相对地址组成，通常在1-的范围内活动，功能码则扮演着行为指南的角色，区分读取、写入等操作。

Modbus是标准化的通信协议，支持串口和以太网，包含RTU、ASCII和TCP三种变种。 功能码分为核心行为和诊断码，报文结构包括从站地址、功能码、数据和校验。 理解计算机基础知识，如位与字节的转换、16进制的优势、高低字节的区别以及小端与大端模式，将有助于解析报文。 例如，大端模式下，32位的0x在内存中的表示顺序是高地址到低地址。

深入解析Modbus报文格式：

当执行线圈预置操作时，将0x0106的值（从站地址、功能码）和0xCD00的值写入0x0013的线圈地址，覆盖到范围。

预置多寄存器操作：0x0087的地址写入2个寄存器，内容分别为0x0105和0x0A10。

在Modbus TCP中，与UDP的差异主要在于TCP的校验和及IP地址，MBAP报文头占据7字节的结构。

MBAP报文头示例：展示了TCP独有的报文头部设计。

让我们进一步探索以太网链路上的Modbus报文：

预置操作继续进行：单线圈0x00AC置位1号从站的，单寄存器0x0087预置值为的0x039E。

预置多线圈：写入0x0013的线圈-，共10个，值为0xCD00。

而预置多寄存器操作涉及和，内容分别为0x0105和0x0A10。

CRC校验是RTU传输过程中的关键步骤，确保数据的完整性，校验错误时，接收方会发现数据不匹配。

Modbus协议转换原理

所谓原理可以查查MODBUS/RTU 1.1的协议说明，简单说来modbus就是把从机端（slave端，也叫server端）的所有配置和状态抽象为映射到某段地址的n个寄存器，主机端（master端，也叫client端）把对从机的控制过程抽象为对内存地址的读写命令，主机、从机配合，以与业务逻辑无关的通用命令实现设备状态的读取和控制。 另外不知道你说的协议转换是否指业务协议转为modbus协议，还是说modbus/RTU协议转modbus/TCP协议，后者是modbus的两种子协议，有通用的设备实现互转，表达的数据和交互过程是相同的。

Modbus TCP通讯协议

1、首先每个MODBUS数据包都由以下5个部分组成。

2、MODBUS数据包中功能码长度为一个字节,用以通知从站应当执行何种操作,从站响应数据包中应当包含主站所请求操作的相同功能码字节。

3、如果主站发送了一个非法的数据包或者是主站请求一个无效的数据寄存器时，异常的数据响应就会产生。 这个异常数据响应由从站地址、功能码、故障码和校验域组成。

4、主机读取仪表测量值UA（A相电压），假设现测量到A相电压为220.0V。 UA的地址编码是0x4000（十六进制）,因为UA是长整型数据(4字节)，占用2个数据寄存器，220.0V电压转换对应的十六进制数据是：0x（2200）。

5、假设将温控表温度值SV修改为150（写入设定值SV），SV的地址编码是0x2000（十六进制），因为SV是整数（2字节），占用1个数据寄存器。 将十进制整数150转换为十六进制数为0x0096。