【Modbus通信实验四】实现Modbus RTU协议

一、Modbus协议简介

Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。
传统Modbus 是一个请求/应答协议，由于485为单工，１个服务器为主，多个客户机为从，从设备只能应答。

Modbus消息桢包括RTU、ASCII、TCP。RTU、ASCII消息桢用于异步串行传输通信。TCP消息桢应用于网络传输通信(本文暂不考虑)。

ASCII模式：消息以冒号字符（：对应ASCII码3aH）开始，以回车换行符（CR,LF对应ASCII码0dH,0aH）结束。其它域可以使用的传输字符是十六进制的0…9,a…f。(H表示16进制hex)
RTU模式：以RTU模式在Modbus总线上进行通讯时，信息中的每8位字节分成2个4位16进制的字符，每个信息必须连续传输。

例：写出设备地址0x02、功能代码0x01、数据0x13的ASCII模式和RTU模式通用消息帧：
RTU：0x02 0x01 0x13 0x_crc___（CRC结尾）
ASCII：0x3a 0x30 0x32 0x30 0x31 0x31 0x33 0x_lrc_ 0x0d 0x0a（回车换行符结尾）

注：Modbus RTU由于没有起始和结束字符，故需要再传输时填充大于3.5个字符的数据以此来隔开报文。

ASCII和RTU没有优劣，只是应用场景不同：

二、Modbus RTU命令

开关量：开关量只有两种状态，0、1，包括开入量和开出量，反映的是状态。（某个电灯的开关，对应MODBUS线圈中一位）
模拟量：模拟量是连续的量，数字量是不连续的。反映的是电量测量数值（如电流、电压）（电灯当前电流测量值，对应MODBUS中的寄存器）

1.读写线圈（开关量控制及状态返回）

• 功能码01

下图为一个典型的Modbus主从控制电路，PC为Master，MCU为Slave。 MCU通过线圈继电器来控制外部电路中的开关，同时通过光耦原件监测灯泡附近的电势，并实现与外部电路的相互隔离。

PC发送01命令时MCU根据线圈的状态对主机回复。
PC发送05命令时MCU通过控制线圈中的电流大小，从而控制外部电路中的开关开闭。
PC发送02命令时MCU通过读取光耦原件返回的电信号，从而对主机进行输入状态的回复。

2.读写寄存器（数值给定设置及测量结果返回）：对电灯设定电灯功率，接收当前电灯实际功率。

• 功能码03/04（03是读保持寄存器，04是读输入寄存器）

• 功能码10

10用于写多个寄存器。

Modbus功能码表完全版如下：