#51单片机#Modbus通信协议的特点及其RTU协议帧数据介绍

Modbus通信协议的特点

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。 通过此协议，控制器之间，控制器经由网络和其他设备之间可进行通信。不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中控制，这已成为了一种工业标准。

该协议定义了控制器能够认识和使用的数据结构，描述了控制器请求访问其他设备的过程，回应其他设备的请求的方式，侦测错误记录的方法，同时制定了通信数据的格局和内容的公共格式。

多机通信时，Modbus协议规定每个控制器必须知道自己的设备地址，识别按照地址发来的数据并对其做出反应，包括：决定是否产生动作，产生何种动作，若需回应，反馈消息应按Modbus协议发出。

Modbus协议的整体框架和格式较为复杂庞大。Modbus协议允许在各网络体系结构内进行简单通信，每种设备都能使用该协议来启动远程操作，如下图所示，一些网关允许在集中使用Modbus协议的总线或网络之间的通信。

RTU协议帧数据

Modbus有两种通信传输方式，ASCII模式和RTU模式。ASCII模式的数据字节是7bit数据位，51单片机无法实现，且应用较少，这里只介绍RTU模式。

一条典型的RTU数据帧如下图所示：

数据帧必须作为一个连续的数据流进行传输。RTU模式规定不同数据帧之间的间隔在3.5个字节通信时间以上。可以认为RTU会将3.5个字节通信时间当做一次数据帧。

起始位和结束位：

T1-T2-T3-T4代表的时间间隔3.5个字节通信时间以上。它们的存在是为了分割开不同的数据帧。

设备地址：

每个设备都有自己的设备地址。以便与别的设备通信。当设备收到一帧数据后，程序首先判断地址是否相符。相同，才会继续解析。否则不予理会。（ps：地址0X00，是广播指令，所有设备都要执行。）

功能代码：

详情戳链接Modbus功能码一览

数据：

实现功能的数据，由功能代码赋予实际意义。例：若功能代码为0X03，即读保持寄存器，那么主机发送的数据n的组成就是：2个字节的寄存器起始地址+2个字节的寄存器数量N。

CRC校验：

CRC校验是一种数据算法，用来校验数据对错。16位CRC校验码产生于一种特殊算法，由校验码之前数据帧所有字节一同参与。接收方收到数据帧后，也会根据相同的算法产生16位校验码。若他们相同，则表示数据正常。若数据不正常，这帧数据将被抛弃，发送方收不到回应，将做出相应处理。