ModBus功能碼定義

Modbus通訊協(xié)議功能碼一覽
Modbus網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計(jì)算機(jī)通過公用線路或局部專用線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包 括軟件。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控。
ModBus功能碼
功能碼       名稱       作用
01    讀取線圈狀態(tài)    取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF) 
02     讀取輸入狀態(tài)     取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF) 
03     讀取保持寄存器     在一個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值 
04     讀取輸入寄存器     在一個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值 
05     強(qiáng)置單線圈     強(qiáng)置一個(gè)邏輯線圈的通斷狀態(tài) 
06     預(yù)置單寄存器     把具體二進(jìn)值裝入一個(gè)保持寄存器 
07     讀取異常狀態(tài)     取得8個(gè)內(nèi)部線圈的通斷狀態(tài)，這8個(gè)線圈的地址由控制器決定，用戶邏輯可以將這些線圈定義，以說明從機(jī)狀態(tài)，短 報(bào)文適宜于迅速讀取狀態(tài) 
08  回送診斷校驗(yàn)  把診斷校驗(yàn)報(bào)文送從機(jī)，以對通信處理進(jìn)行評鑒 
09  編程（只用于484）  使主機(jī)模擬編程器作用，修改PC從機(jī)邏輯 
10  控詢（只用于484）  可使主機(jī)與一臺正在執(zhí)行長程序任務(wù)從機(jī)通信，探詢該從機(jī)是否已完成其操作任務(wù)，僅在含有功能碼9的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才發(fā)送 
11  讀取事件計(jì)數(shù)  可使主機(jī)發(fā)出單詢問，并隨即判定操作是否成功，尤其是該命令或其他應(yīng)答產(chǎn)生通信錯(cuò)誤時(shí) 
12  讀取通信事件記錄  可是主機(jī)檢索每臺從機(jī)的ModBus事務(wù)處理通信事件記錄。如果某項(xiàng)事務(wù)處理完成，記錄會給出有關(guān)錯(cuò)誤 
13  編程（184/384 484 584）  可使主機(jī)模擬編程器功能修改PC從機(jī)邏輯 
14  探詢（184/384 484 584）  可使主機(jī)與正在執(zhí)行任務(wù)的從機(jī)通信，定期控詢該從機(jī)是否已完成其程序操作，僅在含有功能13的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才得發(fā)送 
15  強(qiáng)置多線圈  強(qiáng)置一串連續(xù)邏輯線圈的通斷 
16  預(yù)置多寄存器  把具體的二進(jìn)制值裝入一串連續(xù)的保持寄存器 
17  報(bào)告從機(jī)標(biāo)識  可使主機(jī)判斷編址從機(jī)的類型及該從機(jī)運(yùn)行指示燈的狀態(tài) 
18  （884和MICRO 84）  可使主機(jī)模擬編程功能，修改PC狀態(tài)邏輯 
19  重置通信鏈路  發(fā)生非可修改錯(cuò)誤后，是從機(jī)復(fù)位于已知狀態(tài)，可重置順序字節(jié) 
20  讀取通用參數(shù)（584L）  顯示擴(kuò)展存儲器文件中的數(shù)據(jù)信息 
21  寫入通用參數(shù)（584L）  把通用參數(shù)寫入擴(kuò)展存儲文件，或修改之 
22～64  保留作擴(kuò)展功能備用  
65～72  保留以備用戶功能所用  留作用戶功能的擴(kuò)展編碼 
73～119  非法功能  
120～127  保留  留作內(nèi)部作用 
128～255  保留  用于異常應(yīng)答 
 
 
      Modbus網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)主機(jī)，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個(gè)之多的遠(yuǎn)程從屬控制器，但實(shí)際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。采用這個(gè)系 統(tǒng)，各PC可以和中心主機(jī)交換信息而不影響各PC執(zhí)行本身的控制任務(wù)。表2是ModBus各功能碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。 
表2 ModBus功能碼與數(shù)據(jù)類型對應(yīng)表 
代碼 功能 數(shù)據(jù)類型 
01 讀 位 
02 讀 位 
03 讀 整型、字符型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型 
04 讀 整型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型 
05 寫 位 
06 寫 整型、字符型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型 
08 N/A 重復(fù)“回路反饋”信息 
15 寫 位 
16 寫 整型、字符型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型 
17 讀 字符型 

（1）ModBus的傳輸方式 
 在ModBus系統(tǒng)中有2種傳輸模式可選擇。這2種傳輸模式與從機(jī)PC通信的能力是同等的。選擇時(shí)應(yīng)視所用ModBus主機(jī)而定， 每個(gè)ModBus系統(tǒng)只能使用一種模式，不允許2種模式混用。一種模式是ASCII（美國信息交換碼），另一種模式是RTU（遠(yuǎn)程終端設(shè)備）這兩種模式的定義： 
 
ASCII和RTU傳輸模式的特性 
特性  ASCII(7位） RTU(8位） 
編碼系統(tǒng)  十六進(jìn)制（使用ASCII可打印字符：0～9，A～F)  二進(jìn)制 
每一個(gè)字符的位數(shù)  開始位  1位  1位 
 數(shù)據(jù)位（最低有效位第一位）  7位  8位 
 奇偶校驗(yàn)（任選）  1位（此位用于奇偶校驗(yàn)，無校應(yīng)則無該位）  1位（此位用于奇偶校驗(yàn)，無校應(yīng)則無該位） 
 停止位  1或2位  1或2位 
 錯(cuò)誤校驗(yàn)  LRC（即縱向冗余校驗(yàn)）  CRC(即循環(huán)冗余校驗(yàn)） 
      ASCII可打印字符便于故障檢測，而且對于用高級語言（如Fortan）編程的主計(jì)算機(jī)及主PC很適宜。RTU則適用于機(jī)器語言編程的計(jì)算機(jī)和PC主機(jī)。 
      用RTU模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是8位二進(jìn)制字符。如欲轉(zhuǎn)換為ASCII模式，則每個(gè)RTU字符首先應(yīng)分為高位和低位兩部分，這兩部分各含4位，然后轉(zhuǎn)換成十六進(jìn) 制等量值。用以構(gòu)成報(bào)文的ASCII字符都是十六進(jìn)制字符。ASCII模式使用的字符雖是RTU模式的兩倍，但ASCII數(shù)據(jù)的譯瑪和處理更為容易一些， 此外，用RTU模式時(shí)報(bào)文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送，用ASCII模式，字符之間可產(chǎn)生長達(dá)1s的間隔，以適應(yīng)速度較快的機(jī)器。表4給出了以RTU 方式讀取整數(shù)據(jù)的例子 
以RTU方式讀取整數(shù)據(jù)的例子 
主機(jī)請求 
地址  功能碼  第一個(gè)寄存器的高位地址  第一個(gè)寄存器的低位地址  寄存器的數(shù)量的高位  寄存器的數(shù)量的底位  錯(cuò)誤校驗(yàn) 
01  03  00  38  00  01  XX 
從機(jī)應(yīng)答 
地址  功能碼  字節(jié)數(shù)  數(shù)據(jù)高字節(jié)  數(shù)據(jù)低字節(jié)  錯(cuò)誤校驗(yàn) 
01  03  2  41  24  XX 
十六進(jìn)制數(shù)4124表示的十進(jìn)制整數(shù)為16676，錯(cuò)誤校驗(yàn)值要根據(jù)傳輸方式而定。 
（2）Modbus的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式 
CRC-16（循環(huán)冗余錯(cuò)誤校驗(yàn)） 
      CRC-16錯(cuò)誤校驗(yàn)程序如下：報(bào)文（此處只涉及數(shù)據(jù)位，不指起始位、停止位和任選的奇偶校驗(yàn)位）被看作是一個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制，其最高有效位（MSB）首選 發(fā)送。報(bào)文先與X↑16相乘（左移16位），然后看X↑16+X↑15+X↑2+1除，X↑16+X↑15+X↑2+1可以表示為二進(jìn)制數(shù) 11000000000000101。整數(shù)商位忽略不記，16位余數(shù)加入該報(bào)文（MSB先發(fā)送），成為2個(gè)CRC校驗(yàn)字節(jié)。余數(shù)中的1全部初始化，以免所 有的零成為一條報(bào)文被接收。經(jīng)上述處理而含有CRC字節(jié)的報(bào)文，若無錯(cuò)誤，到接收設(shè)備后再被同一多項(xiàng)式（X↑16+X↑15+X↑2+1）除，會得到一個(gè) 零余數(shù)（接收設(shè)備核驗(yàn)這個(gè)CRC字節(jié)，并將其與被傳送的CRC比較）。全部運(yùn)算以2為模（無進(jìn)位）。 
      習(xí)慣于成串發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備會首選送出字符的最右位（LSB-最低有效位）。而在生成CRC情況下，發(fā)送首位應(yīng)是被除數(shù)的最高有效位MSB。由于在運(yùn)算中不 用進(jìn)位，為便于操作起見，計(jì)算CRC時(shí)設(shè)MSB在最右位。生成多項(xiàng)式的位序也必須反過來，以保持一致。多項(xiàng)式的MSB略去不記，因其只對商有影響而不影響 余數(shù)。 
生成CRC-16校驗(yàn)字節(jié)的步驟如下： 
①裝如一個(gè)16位寄存器，所有數(shù)位均為1。 
②該16位寄存器的高位字節(jié)與開始8位字節(jié)進(jìn)行“異或”運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果放入這個(gè)16位寄存器。 
③把這個(gè)16寄存器向右移一位。 
④若向右（標(biāo)記位）移出的數(shù)位是1，則生成多項(xiàng)式1010000000000001和這個(gè)寄存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算；若向右移出的數(shù)位是0，則返 回③。 
⑤重復(fù)③和④，直至移出8位。 
⑥另外8位與該十六位寄存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算。 
⑦重復(fù)③~⑥，直至該報(bào)文所有字節(jié)均與16位寄存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算，并移位8次。 
⑧這個(gè)16位寄存器的內(nèi)容即2字節(jié)CRC錯(cuò)誤校驗(yàn)，被加到報(bào)文的最高有效位。 
      另外，在某些非ModBus通信協(xié)議中也經(jīng)常使用CRC16作為校驗(yàn)手段，而且產(chǎn)生了一些CRC16的變種，他們是使用CRC16多項(xiàng)式X↑16+ X↑15+X↑2+1，單首次裝入的16位寄存器為0000；使用CRC16的反序X↑16+X↑14+X↑1+1，首次裝入寄存器值為0000或 FFFFH。 
LRC（縱向冗余錯(cuò)誤校驗(yàn)） 
      LRC錯(cuò)誤校驗(yàn)用于ASCII模式。這個(gè)錯(cuò)誤校驗(yàn)是一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，可作為2個(gè)ASCII十六進(jìn)制字節(jié)傳送。把十六進(jìn)制字符轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，加上無循環(huán)進(jìn) 位的二進(jìn)制字符和二進(jìn)制補(bǔ)碼結(jié)果生成LRC錯(cuò)誤校驗(yàn)（參見下）。這個(gè)LRC在接收設(shè)備進(jìn)行核驗(yàn)，并與被傳送的LRC進(jìn)行比較，冒號（：）、回車符號 （CR）、換行字符（LF）和置入的其他任何非ASCII十六進(jìn)制字符在運(yùn)算時(shí)忽略不計(jì)。 
LRC生成范例－－讀取02號從機(jī)的前8個(gè)線圈 
 十六進(jìn)制     二進(jìn)制

地址  0  2   0000  0010 
功能碼  0  1   0000  0001 
起始地址高位  0  0   0000  0000 
起始地址低位  0  0   0000  0000 
單元數(shù)量  0  0   0000  0000 
 0  8  +  0000  1000 
   0000  1011 
  變成補(bǔ)碼  1111  0101 
錯(cuò)誤校驗(yàn)  F  5   F  5 
接受PC把所有收到的數(shù)據(jù)字節(jié)（包括最后的LRC）加在一起，8位應(yīng)全部為0（注意：和可能超過8位，應(yīng)略去最低位）     
    0000  0010 
    0000  0001 
    0000  0000 
    0000  0000 
    0000  0000 
    0000  1000 
  錯(cuò)誤校驗(yàn)  1111  0101 
   和  0000  0000

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