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Modbus协议，首先从字面理解它包括Mod和Bus两部分，首先它是一种bus，即总线协议。

Modbus支持单主机，多个从机，最多支持247个从机设备。

Modbus在7层OSI参考模型中属于第七层应用层，数据链路层有两种：基于标准串口协议和TCP协议，物理层可使用3线232、2线485、4线422，或光纤、网线、无线等多种传输介质。

Modbus协议是一种请求/应答方式的交互过程，主机主动发起通讯请求，从机响应主机的请求，从机在没有收到主机的请求时，不会主动发送数据，从机之间不会进行通讯。

Modbus通讯协议使用请求-应答机制在主（Master）（客户端Client）和从(Slave)（服务器Server）之间交换信息。Client-Server原理是通信协议的模型，其中一个主设备控制多个从设备。这里需要注意的是：Modbus通讯协议当中的Master对应Client，而Slave对应Server。

数据类型【4种】

Modbus协议规定，进行读写操作的数据类型，按照读写属性和类型可分为以下4种：

离散量输入（Discretes Input ）：1位，只读
线圈（Coils）：1位，读写
输入寄存器（Input Registers ）：16位，只读
保持寄存器（Holding Registers）：16位，读写

传输模式【3种】

1、基于串口的Modbus-RTU

数据按照标准串口协议进行编码，是使用最广泛的一种Modbus协议，采用CRC-16_Modbus校验算法。

2、基于串口的Modbus-ASCII

所有数据都是ASCII格式，一个字节的原始数据需要两个字符来表示，效率低，采用LRC校验算法。

3、基于网口的Modbus-TCP

Modbus-TCP基于TCP/IP协议，占用502端口，数据帧主要包括两部分：MBAP（报文头）+PDU（帧结构），数据块与串行链路是一致的。

所以当我们提及Modbus协议时，要确定是哪种模式：RTU、ASCII或TCP，3种模式区别还是很大的。

Modbu**s-RTU与****Modbus Tcp的区别：**

Modbus rtu和Modbus tcp两个协议的本质都是MODBUS协议，都是靠MODBUS寄存器地址来交换数据，但所用的硬件接口不一样，Modbus RTU一般采用串口RS232C或RS485/422，而Modbus TCP一般采用以太网口。现在市场上有很多协议转换器，可以轻松的将这些不同的协议相互转换。

Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式。

Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验。ModbusTCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。

TCP和RTU协议非常类似，只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。

1.概念不同:MODBUS是一种标准的工业控制数据交换协议，可以通过RTU和ASCII交换协议数据。RTU通过二进制数据直接传输数据，而TCP通过将每个字节的二进制数据转换成固定的二位十六进制字符串，然后依次串联，以TCP代码的形式传输数据。RTU通常使用最多。

2.不同的通信方式:以太网，相应的通信模式是MODBUS TCP。异步串行传输(各种介质，如有线RS-232-/422/485/;光纤、无线等。)，相应的通信模式是MODBUS RTU或MODBUSASCII。高速令牌传输网络，相应的通信模式是ModbusPLUS。

功能码【3类】

Modbus功能码，是写在主机请求数据帧中的，决定主机进行读还是写操作，是读线圈、离散量还是寄存器，是写单个寄存器还是多个寄存器等等，决定主机请求什么类型的数据。

主要包括3类功能码：公共功能码、用户定义功能码和保留功能码。实际最常用的是公共功能码中的4个功能码：03/04/06/10

0x03：读多个寄存器
0x04：读输入寄存器
0x06：写单个保持寄存器
0x10：写多个保持寄存器

这里需要特别注意的一点是：写保持寄存器，需要区分0x06写单个寄存器和0x10写多个寄存器，而读保持寄存器不区分读单个和读多个，当需要读单个保持寄存器时，也是使用0x03指令，指定读取数量为1。

数据帧格式

无论是3种传输模式中的哪一种，Modbus帧格式都是一样的：

主要包括：

地址域：1字节，即从机设备地址，通常1-247为有效地址，0为广播地址
功能码：1字节，表明主机请求数据的类型。
数据：N字节，
差错校验：对数据进行冗余校验的结果，CRC或LRC。

Modbus-RTU

Modbus-RTU数据帧，帧长度最大为256字节，由以下4部分构成：

子节点地址：1字节，范围0-247
功能代码：1字节
数据块：0-252字节
CRC校验值：2字节，低8位在前

Modbus-ASCII

Modbus-TCP数据帧

由MBAP报文头与PDU组成：

Modbus-TCP基于4种报文类型：

MODBUS 请求

是客户机在网络上发送用来启动事务处理的报文

MODBUS 证实

是在客户端接收的响应信息

MODBUS 指示

是服务端接收的请求报文

MODBUS 响应

是服务器发送的响应信息

两种请求模式

Modbus协议中主机可以以两种模式对从机设备发出请求：单播和广播。

单播模式

在单播模式下，从机地址必须唯一，地址范围1-247。主机以特定地址访问指定的某个从机，发出一个请求数据帧，这个数据帧功能可以是读取或写入数据，从机接收到并处理完成后，会回报一个应答数据帧，以表示读取或写入成功。

广播模式

在广播模式下，主机向所有的从机发出请求数据帧，所有的从机都会处理这条命令，对于广播请求，所有的从机无需做出应答操作。一般地址0表示广播地址。

Java的开源库

Jamod：Java Modbus实现：Java Modbus库。该库由Dieter Wimberger实施。
ModbusPal：ModbusPal是一个正在进行的Java项目，用于创建逼真的Modbus从站模拟器。由于预定义的数学函数和/或Python脚本，寄存器值是动态生成的。ModbusPal依赖于RxTx进行串行通信，而Jython则依赖于脚本支持。
Modbus4J：Serotonin Software用Java编写的Modbus协议的高性能且易于使用的实现。支持ASCII，RTU，TCP和UDP传输作为从站或主站，自动请求分区，响应数据类型解析和节点扫描。
JLibModbus：JLibModbus是java语言中Modbus协议的一种实现。jSSC和RXTX用于通过串行端口进行通信。该库是一个经过积极测试和改进的项目。