--串行链路和TCP/IP上的MODBUS标准介绍
该标准包括两个通信规程中使用的 MODBUS应用层协议和服务规范：
·串行链路上的MODBUS
MODBUS串行链路取决于 TIA/EIA 标准：232-F和 485-A。
·TCP/IP 上的 MODBUS
MODBUS TCP/IP 取决于 IETF 标准：RFC793 和 RFC791有关。
串行链路和 TCP/IP 上的 MODBUS 是根据相应 ISO 层模型说明的两个通信规程。
下图强调指出了该标准的主要部分。绿色方框表示规范。灰色方框表示已有的国际标准（TIA/EIA 和 IETF标准） 。
MODBUS 标准分为三部分。第一部分（ “Modbus 协议规范” ）描述了 MODBUS 事物处理。第二部分（ “MODBUS 报文传输在TCP/IP 上的实现指南” ）提供了一个有助于开发者实现 TCP/IP 上的 MODBUS 应用层的参考信息。第三部分（ “MODBUS 报文传输在串行链路上的实现指南” ）提供了一个有助于开发者实现串行链路上的 MODBUS应用层的参考信息。
1.1 范围
MODBUS 是 OSI 模型第 7 层上的应用层报文传输协议， 它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信。
自从1979 年出现工业串行链路的事实标准以来， MODBUS 使成千上万的自动化设备能够通信。
目前，继续增加对简单而雅观的 MODBUS 结构支持。互联网组织能够使 TCP/IP 栈上的保留系统端口 502访问 MODBUS。
MODBUS 是一个请求/应答协议，并且提供功能码规定的服务。MODBUS 功能码是 MODBUS请求/应答 PDU 的元素。本文件的作用是描述 MODBUS 事务处理框架内使用的功能码。
1.2 规范性引用文件
1．RFC791，互联网协议，Sep81 DARPA
2．MODBUS 协议参考指南 Rev J,MODICON，1996年 6 月，doc#PI_MBUS_300
MODBUS 是一项应用层报文传输协议， 用于在通过不同类型的总线或网络连接的设备之间的客户机/服务器通信。
目前，使用下列情况实现 MODBUS：
以太网上的 TCP/IP。
各种媒体（有线：EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A；光纤、无线等等）上的异步串行传输。
MODBUS PLUS，一种高速令牌传递网络。
2 缩略语
ADU 应用数据单元
HDLC 高级数据链路控制
HMI 人机界面
IETF 因特网工程工作组
I/O 输入/输出设备
IP 互连网协议
MAC 介质访问控制
MB MODBUS 协议
MBAP MODBUS 协议
PDU 协议数据单元
PLC 可编程逻辑控制器
TCP 传输控制协议
3 背景概要
MODBUS 协议允许在各种网络体系结构内进行简单通信。
每种设备（PLC、HMI、控制面板、驱动程序、动作控制、输入/输出设备）都能使用 MODBUS协议来启动远程操作。
在基于串行链路和以太 TCP/IP 网络的 MODBUS 上可以进行相同通信。
一些网关允许在几种使用 MODBUS 协议的总线或网络之间进行通信。
4 总体描述
4.1 协议描述
MODBUS 协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDU） 。特定总线或网络上的 MODBUS 协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引入一些附加域。
启动MODBUS 事务处理的客户机创建 MODBUS 应用数据单元。 功能码向服务器指示将执行哪种操作。
MODBUS 协议建立了客户机启动的请求格式。
用一个字节编码 MODBUS 数据单元的功能码域。有效的码字范围是十进制 1-255（128-255 为异常响应保留） 。当从客户机向服务器设备发送报文时，功能码域通知服务器执行哪种操作。向一些功能码加入子功能码来定义多项操作。
从客户机向服务器设备发送的报文数据域包括附加信息，服务器使用这个信息执行功能码定义的操作。这个域还包括离散项目和寄存器地址、处理的项目数量以及域中的实际数据字节数。
在某种请求中，数据域可以是不存在的（0长度） ，在此情况下服务器不需要任何附加信息。功能码仅说明操作。
如果在一个正确接收的 MODBUS ADU 中，不出现与请求 MODBUS 功能有关的差错，那么服务器至客户机的响应数据域包括请求数据。如果出现与请求 MODBUS 功能有关的差错，那么域包括一个异常码，服务器应用能够使用这个域确定下一个执行的操作。
例如，客户机能够读一组离散量输出或输入的开/关状态，或者客户机能够读/写一组寄存器的数据内容。
当服务器对客户机响应时，它使用功能码域来指示正常（无差错）响应或者出现某种差错（称为异常响应） 。对于一个正常响应来说，服务器仅对原始功能码响应。
对于异常响应，服务器返回一个与原始功能码等同的码，设置该原始功能码的最高有效位为逻辑 1。
注释：需要管理超时，以便明确地等待可能不会出现的应答。
串行链路上第一个MODBUS执行的长度约束限制了MODBUS PDU大小 （最大RS485ADU=256字节） 。
因此，对串行链路通信来说，MODBUS PDU=256-服务器地址（1 字节）-CRC（2 字节）＝253字节。
从而：
RS232 / RS485 ADU = 253字节+服务器地址(1 byte) + CRC (2 字节) = 256字节。
TCP MODBUS ADU = 249字节+ MBAP (7 字节) = 256字节。
MODBUS 协议定义了三种 PDU。它们是：
MODBUS 请求 PDU，mb_req_pdu
MODBUS 响应 PDU，mb_rsp_pdu
MODBUS 异常响应 PDU，mb_excep_rsp_pdu
定义 mb_req_pdu 为：
mb_req_pdu = { function_code, request_data}，其中
function_code - [1 个字节] MODBUS 功能码
request_data - [n 个字节]，这个域与功能码有关，并且通常包括诸如可变参考、变量、数据偏移量、子功能码等信息。
定义 mb_rsp_pdu 为：
mb_rsp_pdu = { function_code, response_ data}，其中
function_code - [1 个字节] MODBUS 功能码
response_data - [n 个字节]，这个域与功能码有关，并且通常包括诸如可变参考、变量、数据偏移量、子功能码等信息。
定义 mb_excep_rsp_pdu 为：
mb_excep_rsp_pdu = { function_code, request_data}，其中
function_code - [1 个字节] MODBUS 功能码 + 0x80
exception_code - [1 个字节]，在下表中定义了 MODBUS 异常码。
4.2 数据编码
MODBUS 使用一个‘big-Endian’ 表示地址和数据项。这意味着当发射多个字节时，首先发送最高有效位。
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