STM32F1之RS485通讯协议·MODBUS-RTU超详细解析

目录

1.  简介

2.  Modbus RTU功能码简述

2.1  功能码说明

2.2  寄存器地址分配

2.4  寄存器种类说明

2.5  PLC地址和协议地址区别

2.5.1  寄存器 PLC 地址

2.5.2  寄存器协议地址

3.  Modbus RTU指令说明

3.1  读线圈寄存器01H

3.1.1  描述

3.1.2  查询

3.1.3  响应

3.2  读离散输入寄存器02H

3.2.1  说明

3.2.2  查询

3.2.3  响应

3.3  读保持寄存器03H

3.3.1  说明

3.3.2  查询

3.3.3  响应

3.4  读输入寄存器04H

3.4.1  说明

3.4.2  查询

3.4.3  响应

3.5  写单个线圈寄存器05H

3.5.1  说明

3.5.2  请求

3.5.3  响应

3.6  写单个保持寄存器06H

3.6.1  说明

3.6.2  请求

3.6.2  响应

3.7  写多个线圈寄存器0FH

3.7.1  说明

3.7.2  请求

3.7.3  响应

3.8  写多个保持寄存10H

3.8.1  说明

3.8.2  请求

3.8.3  响应

1.  简介

        Modbus 是一种串 行通信协议，是Modicon 于 1979年，为使用可编程逻辑控制器（PLC)而发表的。Modbus是工业领域通信协议的业界标准,并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方式。Modbus 比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：

（1）公开发表并且无版税要求；

（2）相对容易的工业网络部署；

（3）对供应商来说，修改移动原生的位元或字节限制较少。

Modbus网络示意图：

2.  Modbus RTU功能码简述

2.1  功能码说明

        功能码可以分为位操作和字操作两类。位操作的最小单位为BIT,字操作的最小单位为两个字节。

（1）位操作指令

        读线圈状态 01H，读（离散）输入状态 02H，写单个线圈 05H 和写多个线圈OFH.

（2）字操作指令

        读保持寄存器 03H，写单个寄存器 06H，写多个保持寄存器 10H。

2.2  寄存器地址分配

2.4  寄存器种类说明

2.5  PLC地址和协议地址区别

        PLC地址可以理解为协议地址的变种，在触摸屏的PLC编程中应用较为广泛。

2.5.1  寄存器 PLC 地址

        寄存器PLC地址指存放于控制器中的地址,这些控制器可以是PLC,也可以是触摸屏,或是文本显示器。PLC地址一般采用10进制描述,共有5位,其中第一位代码寄存器类型。第一位数字和寄存器类型的对应关系如表1 所示。PLC地址例如 40001、30002等。

2.5.2  寄存器协议地址

        寄存器协议地址指指通信时使用的寄存器地址,例如PLC地址40001对应寻址地址0000H, 40002对应寻址地址 0001H，寄存器寻址地址一般使用 16进制描述。再如，PLC寄存器地址 40003 对应协议地址 0002，PLC 寄存器地址 30003 对应协议地址 0002，虽然两个PLC 寄存器寄存器通信时使用相同的地址，但是需要使用不同的命令访问，所以访问时不存在冲突。

3.  Modbus RTU指令说明

3.1  读线圈寄存器01H

3.1.1  描述

        读线圈寄存器当前状态。

3.1.2  查询

假设一个例子：

        例如从机地址位01H，线圈寄存器的起始地址位0013H，结束地址位0037H，该次查询总共访问37个线圈寄存器。

线圈寄存器01H-主机发送：

3.1.3  响应

        响应负载中的各线圈状态与数据内容每位相对应，1代表ON，0代表OFF。若返回的线圈数部位8的倍数，则在最后数据字节末尾使用0代替。

读线圈寄存器01H-模块返回：

        线圈 0013H 到线圈 001AH的状态为CDH，二进制值为 11001101，该字节的最高位为线圈 001AH，最低位 为线圈 0013H。线 圈 001AH 到线 圈 0013H 的状态 分 别 为ON-ON-OFF-OFF-ON-ON-OFF-ON。

线圈0013H到001AH状态：

        最后一个数据字节中，线圈0033H到线圈0037的状态为1BH (二进制00011011)，线圈0037H是左数第4位，线圈0033H为该字节的最低位，线圈0037H至线圈0033H的状态分别为 ON-ON-OFF-ON-ON，剩余 3 位使用 0 填充。

线圈0033H到0037H状态：

3.2  读离散输入寄存器02H

3.2.1  说明

        读离散输入寄存器状态。

3.2.2  查询

假设一个例子：

        从机地址为01H，离散输入寄存器的起始地址为00C4H，结束寄存器地址为00D9H。

总共访问22个离散输入寄存器。

读离散输入寄存器02H-主机发送：

3.2.3  响应

        响应各离散输入寄存器状态,分别对应数据区中的每位值, 1代表ON: 0代表OFF。器第一个数据字节的LSB (最低位)为查询的寻址地址寄存器值,其他输入口按顺序在该字节中由低位向高位节排列,直到填充满8位。下一个字节中的8个输入位也是从低字节到高字节排列。若返回的输入位数不是8的倍数,则在最后的数据字节中的剩余位至该字节的最高位使用 0填充。

读离散输入寄存器02H-模块返回：

        离散输入寄存器 00D4H 到0OD9H 的状态为35H（二进制00110101）。输入寄存器 00D9H为左数第3位，输入寄存器00D4为最低位，输入寄存器00D9H到00D4H的状态分别为ON-ON-OFF-ON-OFF-ON。00DBH寄存器和00DAH寄存器被0填充。

离散输入寄存器00C4H到00DBH状态：

3.3  读保持寄存器03H

3.3.1  说明

        读保持寄存器。可读取单个或者多个保持寄存器。

3.3.2  查询

假设一个例子：

        从机地址为01H，保持寄存器的起始地址为006BH，结束寄存器地址为006DH。

总共访问3个保持寄存器。

读保持寄存器03-主机发送：

3.3.3  响应

        保持寄存器的长度为2个字节。对于单个保持寄存器而言，寄存器高字节数据先被传输，低字节数据后被传输。保持寄存器之间,低地址寄存器先被传输，高地址寄存器后被传输。

读保持寄存器03H-模块返回：

保持寄存器006BH到006DH结果：

3.4  读输入寄存器04H

3.4.1  说明

        读输入寄存器命令。该命令支持单个寄存器访问也支持多个寄存器访问。

3.4.2  查询

        从机地址为01H。输入寄存器的起始地址为0008H，寄存器的结束地址为0009H。本次访问2个输入寄存器。

读输入寄存器04H-主机发送：

3.4.3  响应

        输入寄存器长度为2个字节。对于单个输入寄存器而言，寄存器高字节数据先被传输，低字节数据后被传输。输入寄存器之间，低地址寄存器先被传输，高地址寄存器后被传输。

输入寄存器0008H到0009H的结果：

3.5  写单个线圈寄存器05H

3.5.1  说明

        写单个线圈寄存器。FFOOH 值请求线圈处于 ON 状态，0000H 值请求线圈处于 OFF 状态。05H指令设置单个线圈的状态, 15H指令可以设置多个线圈的状态，两个指令虽然都设定线圈的 ON/OFF 状态，但是 ON/OFF 的表达方式却不同。

3.5.2  请求

        从机地址为01H，线圈寄存器的地址为00ACH。使00ACH线圈处于ON状态，即数据内容为FFOOH。

写单个线圈寄存器05H-主机发送：

3.5.3  响应

写单个线圈响应：

3.6  写单个保持寄存器06H

3.6.1  说明

        写保持寄存器。注意06H指令只能操作单个保持寄存器, 10H指令可以设置单个或多个保持寄存器。

3.6.2  请求

        从机地址为01H.保持寄存器地址为0000H.寄存器内容为0001H。

写单个保持寄存器 06H-主机发送：

3.6.2  响应

写单个保持寄存器06H-模块返回：

3.7  写多个线圈寄存器0FH

3.7.1  说明

        写多个线圈寄存器。若数据区的某位值为“1”表示被请求的相应线圈状态为 ON，若某位值为“0”,则为状态为0FF。

3.7.2  请求

        从机地址为 01H，线圈寄存器的起始地址为 0013H，线圈寄存器的结束地址为 001CH。总共访问 10 个寄存器。寄存器内容如下表所示。

线圈寄存器 0013H 到 001CH：

        传输的第一个字节CDH对应线圈为0013H到001AH，LSB(最低位)对应线圈0013H，传输第二个字节为01H，对应的线圈为001BH到001CH，LSB (最低位)对应线圈001BH，其余未使用位使用0填充。

写多个线圈寄存器0FH-主机发送：

3.7.3  响应

写多个线圈寄存器0FH-模块返回：

3.8  写多个保持寄存10H

3.8.1  说明

        写多个保持寄存器。

3.8.2  请求

        从机地址为 01H。保持 寄存器的起始地址为 0001H，寄存器的结束地址为 0002H.总共访问2个寄存器。保持寄存器0001H的内容为000AH,保持寄存器0002H的内容为0102H.

写多个保持寄存器 10H-主机发送：

保持寄存器0001H到0002H的内容：

3.8.3  响应