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串行线路MODBUS协议的规范和实施指南 1.02版 1.引言 1.1本文论述的范围 MODBUS标准定义了应用层通信协议，是位于提供“客户机/服务器“之间不同类型连接设备的总线或网络OSI模型的第七层。它也是对标准化的串行端口在一个主机和一个或多个从站之间交换MODBUS请求的具体协议。 本文的目的是介绍串行口MODBUS协议，以供所有要在他们的串行线路产品实现Modbus协议的系统设计者使用。因此，本文将促进使用Modbus协议设备的互换性。 本文件可补充到“Modbus应用协议规范“的文件中。在第五节不同的实现类定义为“Modbus串行线路“。此类规范是一个属于这一类设备必须遵守的总和要求。 表1 通用的MODBUS文件概述 1.2协议概述 本文介绍了串行线路MODBUS协议。 Modbus串行线路协议是一种主从协议，该协议发生在OSI模型的第二层。主从式系统有一个节点（主节点）会发出明确命令给“从站”节点和产生响应。从节点通常不会发送未经从主节点请求数据，并且不与其他的从站通讯。在物理层，在系统MODBUS串行线路可能使用不同的物理接口（接口RS485，RS232）。 TIA/EIA-485（RS485）的两线接口是最常见的。作为一个附加选项，RS485的四线接口也可以实现。当需要近距离点对点通信，ATIA/EIA-232-E（RS232）的串行接口也可以用来作为一个接口。 （见“物理层“） 下图给出了一般描述的串行线路Modbus通讯协议栈与7层OSI模型比较图形。 图2：Modbus协议和ISO/ OSI模型 层 ISO / OSI模型 7 应用层 Modbus应用协议 6 表示层 空 5 会话层 空 4 传输层 空 3 网络层 空 2 数据链路层 Modbus串行行协议 1 物理层 EIA/TIA-485（或的EIA/TIA-232） Modbus应用层通讯协议，位于OSI模型的第7层，提供了在关于总线或网络的连接设备之间客户机/服务器的通信。基于Modbus串行线的客户端角色是主站的串行总线和从站节点作为服务器。 2 Modbus数据链路层 2.1 MODBUS主/从站协议原理 Modbus串行线路的协议是一个主从站协议。同一时间只有一个主节点连接到总线上，和一个或几个（最多247号）从站节点也连接到相同的串行总线。一个Modbus通信总是由主机启动。没有收到从主节点请求从节点不会发送数据，从节点不会互相通信。主节点启动同一时间内只有一个Modbus传输。 主节点发出两个不同的模式从节点MODBUS请求： 在单播模式下主机访问单个从站。在接收和处理的要求，从机给主机返回一个消息。在这种模式下，一 个Modbus处理包括2个消息：来自主机的要求和来自从站的答复。每个从机必须有一个唯一的地址（从1到247），以便它可以独立访问来区别其他节点。 在广播模式下，主机可以发送一个要求与所有从站通讯。无响应返回给主机发出的广播请求。广播要求必需是写指令，所有设备必须接受写功能的广播。 0是保留的地址，来确保一个广播交流。 图2 单播模式 图3 广播模式 2.2 Modbus寻址规则 MODBUS地址空间由256个不同的地址组成。 0 1~247 248~255 广播地址 从站地址 保留 地址0保留作为广播地址，所有从节点必须识别广播地址。MODBUS主节点没有具体地址，只有从节点必须有一个地址，在Modbus串行总线上这个地址必须是唯一的。 2.3 Modbus帧描述 针对Modbus应用协议[1]定义了一个简单的独立的底层通信层协议数据单元（PDU）： 图5 MODBUS协议数据单元（PDU） MODBUS协议在特定总线或网络映射上引入了协议数据单元（PDU）上的一些附加信息。启动一个Modbus事务处理的客户端构建了MODBUS 协议数据单元，然后添加信息组以便建立适当的通信的协议数据单元。 图6 串行线路Modbus帧 串行线路Modbus的地址域只包含从地址。正如上一节所描述，从站地址是的从0到247得有效节点。单个从站设备被分配在1-247地址范围内的。通过信息帧地址域中从站地址一个主机访问相应从站。当从站返回的响应，它会将自己的地址放在响应信息的地址领域中，让主机知道这是来自哪个从站的响应。该功能代码指示服务器来执行什么样的操作。该功能代码后跟着一个包含请求和响应参数的数据域。差错检查域是一个“冗余校验“计算，是根据信息内容执行的结果。两种使用的计算方法由于使用不同的传输模式（RTU或ASCII码）。 （见2.5节“的两个串行传输模式“） 2.4主/从站的状态图