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Modbus協(xié)議是一個(gè)master/slave架構(gòu)的協(xié)議。有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是master(主站)節(jié)點(diǎn)，其他使用Modbus協(xié)議參與通信的節(jié)點(diǎn)是slave(從站)節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)slave設(shè)備都有一個(gè)的地址。在串行網(wǎng)絡(luò)中，只有被指定為master的節(jié)點(diǎn)可以啟動(dòng)一個(gè)命令(在以太網(wǎng)上，任何一個(gè)設(shè)備都能發(fā)送一個(gè)Modbus命令，但是通常也只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)設(shè)備啟動(dòng)指令)。

一個(gè)ModBus命令包含了打算執(zhí)行的設(shè)備的Modbus地址。所有設(shè)備都會(huì)收到命令，但只有指定位置的設(shè)備才會(huì)執(zhí)行及回應(yīng)指令(地址0例外，指定地址0的指令是廣播指令，所有收到指令的設(shè)備都會(huì)運(yùn)行，不過(guò)不回應(yīng)指令)。所有的Modbus命令包含了校驗(yàn)碼，以確定到達(dá)的命令沒有被破壞。基本的ModBus命令能指令一個(gè)RTU改變它的寄存器的某個(gè)值，控制或者讀取一個(gè)I/O端口，以及指揮設(shè)備回送一個(gè)或者多個(gè)其寄存器中的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

通訊消息幀

ASCII消息幀

(在消息中的每個(gè)8Bit 字節(jié)都作為兩個(gè)ASCII字符發(fā)送)

十六進(jìn)制，ASCII字符0...9，A...F

消息中的每個(gè)ASCII字符都是一個(gè)十六進(jìn)制字符組成

每個(gè)字節(jié)的位

1個(gè)起始位

n個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送

1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無(wú)校驗(yàn)則無(wú)

1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)Bit（無(wú)校驗(yàn)時(shí)）

錯(cuò)誤檢測(cè)域

LRC(縱向冗長(zhǎng)檢測(cè))

有奇偶校驗(yàn)

無(wú)奇偶校驗(yàn)

RTU消息幀

8位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù)0...9，A...F

消息中的每個(gè)8位域都是一個(gè)兩個(gè)十六進(jìn)制字符組成

每個(gè)字節(jié)的位

1個(gè)起始位

8個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送

1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無(wú)校驗(yàn)則無(wú)

1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)Bit（無(wú)校驗(yàn)時(shí)）

錯(cuò)誤檢測(cè)域

LRC(縱向冗長(zhǎng)檢測(cè))

有奇偶校驗(yàn)

無(wú)奇偶校驗(yàn)

ModBus協(xié)議中，CRC校驗(yàn)碼計(jì)算方法為：

1、預(yù)置1個(gè)16位的寄存器為十六進(jìn)制FFFF（即全為1）；稱此寄存器為CRC寄存器；

2、把個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)（既通訊信息幀的個(gè)字節(jié)）與16位的CRC寄存器的低8位相異或，把結(jié)果放于CRC寄存器；

3、把CRC寄存器的內(nèi)容右移一位（朝低位）用0填補(bǔ)更高位，并檢查右移后的移出位；4、如果移出位為0：重復(fù)第3步（再次右移一位）；

如果移出位為1：CRC寄存器與多項(xiàng)式A001（1010 0000 0000 0001）進(jìn)行異或；

5、重復(fù)步驟3和4，直到右移8次，這樣整個(gè)8Bit數(shù)據(jù)全部進(jìn)行了處理；

6、重復(fù)步驟2到步驟5，進(jìn)行通訊消息幀下一個(gè)字節(jié)的處理；

7、將該通訊消息幀所有字節(jié)按上述步驟計(jì)算完成后，得到的16位CRC寄存器的高、低字節(jié)進(jìn)行交換；

8、最后得到的CRC寄存器內(nèi)容即為：CRC碼Modbus的使用限制

● Modbus是在1970年為可編程邏輯控制器通信開發(fā)的，這些有限的數(shù)據(jù)類型在那個(gè)時(shí)代是可以被PLC理解的，大型二進(jìn)制對(duì)象數(shù)據(jù)是不支持的；

● 對(duì)節(jié)點(diǎn)而言，沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方法找到數(shù)據(jù)對(duì)象的描述信息，舉個(gè)例子：確定一個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)是否表示一個(gè)介于30-175度之間的溫度；

● 由于Modbus是一個(gè)主/從協(xié)議，沒有辦法要求設(shè)備"報(bào)告異常"(構(gòu)建在以太網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議之上，被稱為open-mbus除外)- 主站節(jié)點(diǎn)必須循環(huán)的詢問(wèn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，并查找數(shù)據(jù)中的變化。在帶寬可能比較寶貴的應(yīng)用中，這種方式在應(yīng)用中消耗帶寬和網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，例如在低速率的無(wú)線鏈路上；

● Modbus在一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路上只能處理247個(gè)地址，這種情況限制了可以連接到主控站點(diǎn)的設(shè)備數(shù)量(再一次指出以太網(wǎng)TCP/IP除外)；

● Modbus傳輸在遠(yuǎn)端通訊設(shè)備之間緩沖數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行，有對(duì)通信一定是連續(xù)的限制，避免了傳輸中的緩沖區(qū)漏洞的問(wèn)題；

●Modbus協(xié)議自身提供針對(duì)未經(jīng)授權(quán)的命令或截取數(shù)據(jù)沒有安全性。

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什么是Modbus？