Modbus-RTU协议

2024-09-08 15:36
文章标签 协议 modbus rtu

本文主要是介绍Modbus-RTU协议,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一、协议概述

Modbus-RTU(Remote Terminal Unit)是一种基于主从架构的通信协议,采用二进制数据表示,消息中的每个8位字节含有两个4位十六进制字符。它主要通过RS-485、RS-232、RS-422等物理接口实现数据的传输,传输距离远、抗干扰能力强、通信效率高。

二、报文结构

一个标准的Modbus-RTU报文通常包含以下部分:

  1. 地址域:单个字节,表示从站设备地址,范围从1到247。
  2. 功能码域:单个字节,定义了主站请求从站执行的操作类型,如读取或写入寄存器等。
  3. 数据域:变长字段,根据不同的功能码,包含读写操作的具体数据或地址信息。
  4. 校验域:通常是CRC校验(循环冗余校验),用于验证报文的完整性。
  5. 停止位:一个或多个字节的空闲时间,确保报文间有足够的间隔。

三、通信原理

Modbus-RTU通讯遵循主从式架构,即主站发起请求,从站响应。通讯基于请求-应答机制,如果从站无法正确处理请求,它可能会返回错误代码。在通信过程中,主站会发送一个包含从站地址、功能码、数据(如果需要)和CRC校验的报文给从站。从站接收到报文后,会解析报文并根据功能码执行相应的操作,然后返回响应报文给主站。

四、常用功能码

Modbus-RTU协议定义了一系列功能码,用于指示从站执行不同的操作。以下是一些常用的功能码及其说明:

  • 01H(0x01):读线圈状态(Read Coils),用于读取从站线圈的当前状态。
  • 02H(0x02):读离散输入状态(Read Discrete Inputs),与01H类似,但读取的是离散输入而非线圈状态。
  • 03H(0x03):读保持寄存器(Read Holding Registers),用于读取从站保持寄存器的值。
  • 04H(0x04):读输入寄存器(Read Input Registers),与03H类似,但读取的是输入寄存器而非保持寄存器。
  • 05H(0x05):写单个线圈(Write Single Coil),用于设置从站单个线圈的状态。
  • 06H(0x06):写单个保持寄存器(Write Single Register),用于向从站单个保持寄存器写入值。
  • 10H(0x10):写多个保持寄存器(Write Multiple Registers),用于向从站多个保持寄存器写入值。

五、优缺点

优点

  1. 设计简单:Modbus-RTU的设计简单,易于实施和部署。
  2. 广泛兼容性:Modbus-RTU在许多设备和系统中都有较好的兼容性,便于不同厂家的设备相互通信。
  3. 适用于远距离通信:作为串行通信协议,Modbus-RTU可以支持较长的通信距离,并且在一些工业环境下表现稳定可靠。

缺点

  1. 通信速率有限:作为串行通信协议,Modbus-RTU的通信速率相对较慢,这在需要大量数据实时传输的应用中可能成为瓶颈。
  2. 不支持复杂网络拓扑:Modbus-RTU的结构较为简单,不支持复杂的网络拓扑结构,在大规模系统中可能导致通信效率下降和延迟增加。
  3. 单点故障影响范围大:由于点对点通信方式,一个设备故障可能影响整个系统,这使得系统的可靠性受到一定挑战。

这篇关于Modbus-RTU协议的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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