Modbus在算盘上的连接

背景

Modbus 是一种工业协议，于 1979 年开发，旨在实现自动化设备之间的通信。 Modbus 最初是作为通过串行层传输数据的应用级协议实现的，现已扩展到包括通过串行、TCP/ IP 和用户数据报协议（UDP）的实现。

Modbus 具有以下几个优势：

标准、开放，用户可以免费、放心地使用 Modbus 协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持 Modbus 的厂家超过400家，支持 Modbus 的产品超过600种。
Modbus 可以支持多种电气接口，如 RS-232、RS-485 等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。
Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。标准的 Modbus 口是使用 RS-232-C 兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由 Modem 组网。

Modbus 是一个开放的架构，支持各种操作系统。目前在 linux 环境下进行开发，通过 TCPIP/USB 串行适配器和外部进行通讯。通过实现一个 Modbus 核心协议栈，来完成 Modbus 的接口开发。根据 Modbus 的特性，它的协议数据接口有下述的定义：
Modbus 协议是一个 master/slave 架构的协议。有一个节点是 master 节点，其他使用 Modbus 协议参与通信的节点是 slave 节点。每一个 slave 设备都有一个唯一的地址。slave 一般是硬件设备。
对于 Modbus TCP 而言，主站通常称为 Client，从站称为 Server；而对于 Modbus RTU 和 Modbus ASCII 来说，主站是 Master，从站是 Slave。

MODBUS RTU 报文格式：

起始位	设备地址	功能代码	数据	CRC校验	结束符
T1-T2-T3-T4	8Bit	8Bit	n个8Bit	16Bit	T1-T2-T3-T4

MODBUS ASCII 报文格式：

起始位	设备地址	功能代码	数据	LRC校验	结束符
1个字符	2个字符	2个字符	n个字符	2个字符	2个字符

MODBUS TCP 报文：

交互标识	协议标识	报文长度	设备标识	功能代码	数据
2字节一般为0	2字节一般为0	2字节高字节在前	1字节也就是设备地址	1个字符	n个字符

可以看到 Modbus 是基于 TCPIP 或者串行接口上的数据结构。从硬件层来说可以确定是经过 Ethernet 接口和串行接口卡。从 Modbus 的协议数据中看到的特征包含设备地址，功能码，和应用数据。用户可以从 Modbus 中读取一个或者多个数据。

Modbus 常用的的功能码如下表所示：

功能码	名称	作用
01	读取线圈状态	取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF)
02	读取输入状态	取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF)
03	读取保持寄存器	在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值
04	读取输入寄存器	在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值
05	强置单线圈	强置一个逻辑线圈的通断状态
06	预置单寄存器	把具体二进值装入一个保持寄存器
15	强置多线圈	强置一串连续逻辑线圈的通断
16	预置多寄存器	把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器