Modbus-RTU报文结构及常用功能码详解
Modbus-RTU报文结构及常用功能码Modbus是一种串行通讯协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表的。现在的Modbus协议已经成为工业控制领域通信协议的业界标准，是工业电子设备间常用的通讯协议。
Modbus协议能够成为工业控制领域应用最广泛的协议，它具备了以下几个特点：
[*]开放性架构：Modbus协议完全公开且无版权限制，企业可自由修改适配设备，降低开发成本。施耐德电气公开协议后，全球200余家企业推出兼容硬件；
[*]跨平台兼容：支持RS-485、RS-232、以太网等多种物理层接口，覆盖从串行通信到TCP/IP网络的场景；
[*]协议简单稳定：固定数据帧格式（地址+功能码+数据+校验）和主从通信模式，确保实时性及可靠性；
Modbus RTU协议
1. Modbus RTU协议的基本概念
Modbus RTU模式是二进制模式，数据流以字节为单位传输，每个字节的高位首先发送。传输数据时，使用了差错检测机制，以确保数据的完整性。通常RTU模式通过RS-485总线进行通讯，因为它能够支持多个设备（最多247个设备）并且支持长距离传输。
2. Modbus RTU通信的帧结构
用途长度描述设备地址1byte从机有唯一的地址,范围1-247.地址0是广播地址,从机不会应答功能码1byte主机要求从机执行的操作类型数据可变(0-252byte)包含了命令的具体参数，格式和长度却决于功能码CRC校验2byte检查数据在传输过程中是否有错误3. Modbus RTU协议中的功能码
常用功能码表格
功能码名称操作数据类型作用0x01读线圈（Read Coils)位取得一组逻辑线圈的当前状态(ON/OFF)0x02读离散输入寄存器（Read Discrete Inputs)位取得一组开关输入的当前状态(ON/OFF)0x03读保持寄存器（Read Holding Registers)整型、浮点型、字符型在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值0x04读输入寄存器（Read Input Registers)整型、浮点型在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值0x05写单个线圈寄存器 （Write Single Coil)位强置一个逻辑线圈的通断状态0x06写单个保持寄存器（Write Single Register)整型、浮点型、字符型把具体二进制值装入一个保持寄存器0x0F写多个线圈寄存器（Write Multiple Coils)位强置一串连续逻辑线圈的通断0x10写多个保持寄存器（Write Multiple Registers)整型、浮点型、字符型把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器1.功能码 0x01-读线圈（Read Coils)
[*]作用：读从机线圈寄存器，位操作，可读单个或多个；
[*]发送指令：从机地址：0x01,寄存器开始地址：0x0017,共读取8个线圈。发送命令如下：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)寄存器数量(高8位)寄存器数量(低8位)CRC HCRC L0x010x010x000x170x000x080x8D0xC8Tx:01 01 00 17 00 08 8D C8
[*]响应：返回数据每一位的对应的线圈状态，1表示ON，0表示OFF；
从机地址功能码返回字节数dataCRC HCRC L0x010x010x010x170x110x86Rx:01 01 01 17 11 862.功能码 0x02-读离散输入寄存器（Read Discrete Inputs)
[*]作用：读从机离散输入寄存器，位操作，可读单个或多个；
[*]发送指令：从机地址：0x01,寄存器开始地址：0x0017,共读取8个线圈。发送命令如下：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)寄存器数量(高8位)寄存器数量(低8位)CRC HCRC L0x010x020x000x170x000x080xC90xC8Tx:01 02 00 17 00 08 C9 C8
[*]响应：返回数据每一位的对应的线圈状态，1表示ON，0表示OFF；
从机地址功能码返回字节数dataCRC HCRC L0x010x020x010x170xE10x86Rx:01 02 01 17 E1 863.功能码 0x03-读保持寄存器（Read Holding Inputs)
[*]作用：读从机保持寄存器，字节操作，可读单个或多个；
[*]发送指令：从机地址：0x01,寄存器开始地址：0x0017,共读取1个寄存器。发送命令如下：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)寄存器数量(高8位)寄存器数量(低8位)CRC HCRC L0x010x030x000x170x000x010x340x0ETx:01 03 00 17 00 01 34 0E
[*]响应：返回数据；
从机地址功能码返回字节数data1Hdata1LCRC HCRC L0x010x030x020x170x010x760x74Rx:01 03 02 17 01 76 744.功能码 0x04-读输入寄存器（Read Input Inputs)
[*]作用：读从机输入寄存器，字节操作，可读单个或多个；
[*]发送指令：从机地址：0x01,寄存器开始地址：0x0017,共读取1个寄存器。发送命令如下：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)寄存器数量(高8位)寄存器数量(低8位)CRC HCRC L0x010x040x000x170x000x010x810xCETx:01 04 00 17 00 01 81 CE
[*]响应：返回数据；
从机地址功能码返回字节数data1Hdata1LCRC HCRC L0x010x040x020x170x010x770x00Rx:01 04 02 17 01 77 005.功能码 0x05-写单个线圈寄存器（Write Single Coil)
[*]作用：写单个线圈，位操作，只能写一个，写0xFF00表示线圈为ON，写0x0000表示线圈为OFF
[*]发送指令：从机地址：0x01，设置线圈0x0017为ON。发送命令如下：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)DATAHDATALCRC HCRC L0x010x050x000x170xFF0x000x3C0x3ETx:01 05 00 17 FF 00 3C 3E
[*]响应：同发送数据；
6.功能码 0x06-写单个保持寄存器（Write Single Register)
[*]作用：写单个保持寄存器，字节操作，只能写一个，
[*]发送指令：从机地址：0x01，设置线圈0x0017为0x2193。发送命令如下：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)DATAHDATALCRC HCRC L0x010x060x000x170x210x930x610xF3Tx:01 06 00 17 21 93 61 F3
[*]响应：同发送数据；
7.功能码 0x0F-写多个线圈（Write Multiple Coils）
[*]作用：写多个线圈寄存器，数据区的位0表示OFF,位1表示ON；
[*]发送指令：从机地址：0x01，线圈地址0x0012,写5个线圈。发送命令如下：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)寄存器数量(高8位)寄存器数量(低8位)字节数DATAHDATALCRC HCRC L0x010x0F0x000x120x000x050x010x000x130x540x93Tx:01 0F 00 12 00 05 01 00 13 54 93
[*]响应：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)寄存器数量(高8位)寄存器数量(低8位)字节数CRC HCRC L0x010x0F0x000x120x000x050x010xCC0xD7Tx:01 0F 00 12 00 05 01 00 13 CC D78.功能码 0x10-写多个保持寄存器（Write Multiple Registers)
[*]作用：写多个保持寄存器，字节操作，可写多个；
[*]发送指令：从机地址：0x01，寄存器地址0x0012,写2个寄存器4个字节数据。发送命令如下：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)寄存器数量(高8位)寄存器数量(低8位)字节数DATA1HDATA1LDATA2HDATA2LCRC HCRC L0x010x100x000x120x000x020x040x000x130x000x110x420xB3Tx:01 0F 00 12 00 05 01 00 13 00 11 42 B3
[*]响应：
从机地址功能码寄存器起始地址(高8位)寄存器起始地址(低8位)寄存器数量(高8位)寄存器数量(低8位)字节数CRC HCRC L0x010x100x000x120x000x020x040x0C0x8BTx:01 0F 00 12 00 02 04 0C 8B 结语
Modbus RTU协议是工业控制系统中一种非常常见的通信协议，以其简单、可靠和高效的特点被广泛应用于各类设备的串行通信中。它适合小型到中型的系统，尤其在现场设备、PLC和传感器之间的通信中发挥着重要作用。然而，由于没有内建的安全机制，在使用时需要确保网络和通信的安全性。
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