Modbus是一种通信协议，用于在不同设备之间传输数据。它是一种基于串行通信的协议，常用于工业自动化领域。Modbus协议包括多个不同的帧类型，其中最常用的是Modbus RTU帧和Modbus ASCII帧。本文将重点介绍Modbus RTU帧的结构。
1. Modbus RTU帧的基本结构
Modbus RTU帧由一个地址域、一个功能码、一个数据域和一个CRC校验码组成。各部分的长度不固定，具体长度取决于所传输的数据。
- 地址域(1字节)：用于指定通信的设备地址。在Modbus网络中，每个设备都有唯一的地址。
- 功能码(1字节)：用于指定所执行的操作类型。例如，读取寄存器、写入寄存器等。
- 数据域(0-252字节)：用于传输数据。数据域的长度取决于所执行的操作类型。
- CRC校验码(2字节)：用于检测数据传输过程中是否出现错误。CRC校验码由发送方计算并添加到帧的末尾。
2. 地址域
Modbus RTU帧的地址域用于指定通信的设备地址。在Modbus网络中，每个设备都有唯一的地址。地址域的长度为1字节，取值范围为1-247.其中1-127用于标准设备地址，128-247用于扩展设备地址。
3. 功能码
Modbus RTU帧的功能码用于指定所执行的操作类型。例如，读取寄存器、写入寄存器等。Modbus RTU协议定义了一系列的功能码，每个功能码都有特定的含义。下面是一些常用的功能码：
- 读取线圈状态(功能码01)：用于读取线圈的状态，线圈的状态只有两种，开或关。
- 读取离散输入状态(功能码02)：用于读取离散输入的状态，离散输入的状态也只有两种，开或关。
- 读取保持寄存器(功能码03)：用于读取保持寄存器的值。保持寄存器是用于存储设备参数等信息的寄存器。
- 读取输入寄存器(功能码04)：用于读取输入寄存器的值。输入寄存器通常用于存储传感器等设备的数据。
- 写单个线圈(功能码05)：用于设置线圈的状态，将线圈设置为开或关。
- 写单个保持寄存器(功能码06)：用于设置保持寄存器的值。
- 写多个线圈(功能码15)：用于设置多个线圈的状态，将多个线圈设置为开或关。
- 写多个保持寄存器(功能码16)：用于设置多个保持寄存器的值。
4. 数据域
Modbus RTU帧的数据域用于传输数据。数据域的长度取决于所执行的操作类型。例如，读取线圈状态时，数据域的长度为2字节，用于表示线圈的状态。而读取保持寄存器时，数据域的长度为4字节，用于表示保持寄存器的值。
5. CRC校验码
Modbus RTU帧的CRC校验码用于检测数据传输过程中是否出现错误。CRC校验码由发送方计算并添加到帧的末尾。接收方在接收到帧后，也会计算CRC校验码，并将计算结果与接收到的CRC校验码进行比较，以检测传输过程中是否出现错误。
6. 总结
Modbus RTU帧是Modbus协议中最常用的帧类型之一。它由一个地址域、一个功能码、一个数据域和一个CRC校验码组成。地址域用于指定通信的设备地址，功能码用于指定所执行的操作类型，数据域用于传输数据，CRC校验码用于检测数据传输过程中是否出现错误。在实际应用中，需要根据具体的需求选择适合的功能码和数据域长度。同时，为了确保数据传输的可靠性，需要对CRC校验码进行计算和验证。
