1、Modbus 協議簡介
Modbus協議是一種已廣泛應用於當今工業控制領域的通用通訊協議。通過此協議，控制器相互之間、或控制器經由網絡（如以太網）可以和其它設備之間進行通信。Modbus協議使用的是主從通訊技術，即由主設備主動查詢和操作從設備。一般將主控設備方所使用的協議稱為Modbus Master，從設備方使用的協議稱為Modbus Slave。典型的主設備包括工控機和工業控制器等；典型的從設備如PLC可編程控制器等。
Modbus通訊物理接口可以選用串口（包括RS232、RS485和RS422），也可以選擇以太網口。其通信遵循以下的過程：
- 主設備向從設備發送請求
- 從設備分析並處理主設備的請求，然后向主設備發送結果
- 如果出現任何差錯，從設備將返回一個異常功能碼
此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如何回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤並記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。
當在Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息並用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。
Modbus的工作方式是請求/應答，每次通訊都是主站先發送指令，可以是廣播，或是向特定從站的單播；從站響應指令，並按要求應答，或者報告異常。當主站不發送請求時，從站不會自己發出數據，從站和從站之間不能直接通訊。
Modbus協議是應用層（協議層）報文傳輸協議，它定義了一個與物理層無關的協議數據單元（PDU），即PDU=功能碼+數據域，功能碼1byte，數據域不確定。
Modbus協議能夠應用在不同類型的總線或網絡。對應不同的總線或網絡，Modbus協議引入一些附加域映射成應用數據單元（ADU），即ADU=附加域+PDU，例如modbus tcp/ip------ ADU=MBAP+ADU。
2、Modbus 通訊方式
2.1、Modbus三種通訊方式
Modbus有下列三種通信方式：
（1）、以太網：對應的通信模式是Modbus TCP/IP
（2）、異步串行傳輸（各種介質如有線RS-232-/422/485/；光纖、無線等）：對應的通信模式是Modbus RTU或Modbus ASCII
（3）、高速令牌傳遞網絡：對應的通信模式是Modbus PLUS
Modbus RTU和Modbus ASCII協議應用於串口鏈接（RS232、RS485、RS422），Modbus tcp/ip協議應用於以太網鏈接。
2.2、在Modbus網絡上傳輸
標准的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經由Modem組網。
控制器通信使用主/從技術，即僅一設備（主設備）能初始化傳輸（查詢）。其它設備（從設備）根據主設備查詢提供的數據作出相應反應。
典型的主設備：主機和可編程儀表。
典型的從設備：可編程控制器。
主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回一消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。
Modbus協議建立了主設備查詢的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發送的數據、一錯誤檢測域。
從設備回應消息也由Modbus協議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數據、和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發生一錯誤，或從設備不能執行其命令，從設備將建立一錯誤消息並把它作為回應發送出去。
2.3、在其它類型網絡上轉輸
在其它網絡上，控制器使用對等技術通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設備也可作為從設備。提供的多個內部通道可允許同時發生的傳輸進程。
在消息位，Modbus協議仍提供了主/從原則，盡管網絡通信方法是“對等”。如果一控制器發送一消息，它只是作為主設備，並期望從從設備得到回應。同樣，當控制器接收到一消息，它將建立一從設備回應格式並返回給發送的控制器。
2.4、查詢---回應
（1）、查詢
查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執行何種功能。數據段包含了從設備要執行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設備讀保持寄存器並返回它們的內容。數據段必須包含要告之從設備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。
（2）、回應
如果從設備產生正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應。數據段包括了從設備收集的數據：象寄存器值或狀態。如果有錯誤發生，功能代碼將被修改以用於指出回應消息是錯誤的，同時數據段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內容是否可用。
MODBUS RTU 詳細解釋
Modbus 一個工業上常用的通訊協議、一種通訊約定。Modbus 協議包括 RTU、ASCII、TCP。其中 MODBUS-RTU最常用，比較簡單，在單片機上很容易實現。雖然 RTU 比較簡單，但是看協議資料、手冊說得太專業了，
起初很多內容都很難理解。
所謂的協議是什么？就是互相之間的約定嘛，如果不讓別人知道那就是暗號。現在就來定義一個新的最簡單協議。例如，
協議： “A” --“LED 滅”
“B” --“報警”
“C” --“LED 亮”
單片機接收到“A”控制一個 LED 滅，單片機接收到“B”控制報警，單片機接收到“A”控制一個 LED 亮。
那么當收到對應的信息就執行相應的動作，這就是協議，很簡單吧。
先來簡單分析一條 MODBUS-RTU 報文，例如：01 06 00 01 00 17 98 04
01 06 00 01 00 17 98 04
從機地址 功能號 數據地址 數據 CRC 校驗
這一串數據的意思是：把數據 0x0017(十進制 23) 寫入 1 號從機地址 0x0001 數據地址。
先弄明白下面的東西。
1、報文
一個報文就是一幀數據，一個數據幀就一個報文： 指的是一串完整的指令數據，就像上面的一串數據。
2、CRC 校驗
意義：例如上面的 98 04 是它前面的數據（01 06 00 01 00 17）通過一算法（見附錄 2，很簡單的）計算出來的結果，其實就像是計算累加和那樣。（累加和：就是 010600010017 加起來的值，然后它的算法就是加法）。
作用：在數據傳輸過程中可能數據會發生錯誤，CRC 檢驗檢測接收的數據是否正確。比如主機發出 01 06 00 01 00 17 98 04，那么從機接收到后要根據 01 06 00 01 00 17 再計算 CRC 校驗值，從機判斷自己計算出來的 CRC 校驗是否與接收的 CRC 校驗（98 04 主機計算的）相等，如果不相等那么說明數據傳輸有錯誤這些數據不能要。
3、功能號
意義：modbus 定義。 作用：指示具體的操作。
最常用功能碼：
下面“線圈”“寄存器”其實分別直的就是“位變量”“16 位變量”
01 (0x01) 讀線圈
02 (0x02) 讀離散量輸入
03 (0x03) 讀保持寄存器
04(0x04) 讀輸入寄存器
05 (0x05) 寫單個線圈
06 (0x06) 寫單個寄存器
15 (0x0F) 寫多個線圈
16 (0x10) 寫多個寄存器
ODBUS-RTU
一、一個報文分析
先聲明下我們的目的，我們是要兩個設備通訊，用的是 MODBUS 協議。上面簡單介紹了：“報文”“CRC 校驗”“功能號”。
在單片機中拿出一部分內存（RAM）進行兩個設備通訊，例如： 
數組后面的注釋，說明
OX[20] 代表是輸出線圈，用功能碼 0x01，0x05，0x0F 訪問， 開頭地址是 0 （這個后續說明）
IX[20] 代表是輸入線圈，用功能碼 0x02 訪問， 開頭地址是 1 （這個后續說明）
另外兩個一樣的道理。
注意：所謂的“線圈”“寄存器”就是“位變量”“16 位變量”，不要被迷惑。之所以稱“線圈”我覺得
應該是對於應用的設備，MODBUS 協議是專門針對 485 總線設備（例 PLC）開發的。
1、主機對從機寫數據操作
如果單片機接收到一個報文那么就對報文進行解析執行相應的處理，如上面報文：
01 06 00 01 00 17 98 04
從機地址 功能號 數據地址 數據 CRC 校驗
假如本機地址是 1 ，那么單片機接收到這串數據根據數據計算 CRC 校驗判斷數據是否正確，如果判斷數
據無誤，則結果是：
HoldDataReg[1] = 0x0017;
MODBUS 主機就完成了一次對從機數據的寫操作，實現了通訊。
2、主機對從機讀數據操作
主機進行讀 HoldDataReg[1] 操作，則報文是：
01 03 00 01 00 01 D5 CA
從機地址 功能號 數據地址 讀取數據個數 CRC 校驗
那么單片機接收到這串數據根據數據計算 CRC 校驗判斷數據是否正確，如果判斷數據無誤，則結果是：
返回信息給主機，返回的信息也是有格式的：
返回內容 ：
01 03 02 00 17 F8 4A
從機地址 功能號 數據字節個數 兩個字節數據 CRC 校驗
MODBUS 主機就完成了一次對從機數據的讀操作，實現了通訊。
二、MODBUS 報文模型
以上了解到了 MODBUS 的一幀報文是如何通訊的，其實每個報文的格式都基本一樣的。
這里兩個縮略詞以前不知道，但是現在要明白指的是什么，“ADU”“PDU”
ADU： 應用數據單元
PDU： 協議數據單元
下列狀態圖描述了在服務器側 MODBUS 事務處理的一般處理過程。
五、MODBUS 請求與響應
看 MODBUS 協議手冊，中文第 10 頁開始，英文第 24 頁開始。手冊非常詳細舉例說明了 MODBUS協議各個功能號的請求與響應。
modbus 協議在單片機上實現過程
MODBUS 任務處理函數
函數中，RcvBuf 為串口接收緩沖區，如果接收了一個報文則，RcvBuf[0] 為從機地址，RcvBuf[0] 為MODBUS 功能號。根據功能號做出響應，而具體的操作根據功能號在各自的函數中執行，相當於解析接收到的數據。
