MODBUS应用层协议详解：串行链路与TCP/IP通信

"该文档主要介绍了MODBUS通信协议，特别是公共功能码在FPGA数字系统设计中的应用。其中，5.1章节讲述了公共功能码定义，重点讲解了01功能码（读线圈）的详细操作，包括如何读取远程设备中线圈的状态，以及请求和响应PDU的结构。此外，文档还列举了其他功能码，如02（读输入离散量）、04（读输入寄存器）等，涉及不同类型的比特和寄存器访问。文档还提到了MODBUS协议在串行链路和TCP/IP上的实现，遵循TIA/EIA和IETF标准，并按照ISO层模型进行通信。" MODBUS是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它定义了在不同设备之间进行客户机/服务器通信的应用层报文传输协议。该协议基于OSI模型的第7层，允许连接到各种总线或网络的设备进行交互。1979年以来，MODBUS已经成为串行链路的事实标准，因其简洁的架构而受到青睐。 在FPGA数字系统设计中，公共功能码是MODBUS协议的核心部分，用于指定不同的操作。01功能码（Read Coil Status）用于读取远程设备的线圈状态，请求PDU包含功能码、起始地址和线圈数量，响应PDU则返回相应的线圈状态，状态为1表示ON，0表示OFF。线圈状态按字节顺序排列，不足一整字节时，用0填充。其他功能码如02、04分别用于读取输入离散量和输入寄存器，而15功能码则用于写多个线圈。 MODBUS协议不仅限于串行链路，还可以通过TCP/IP进行通信，遵循IETF的RFC793和RFC791标准。标准分为三个部分，第一部分描述MODBUS事务处理，第二部分指导TCP/IP上的实现，第三部分指导串行链路上的实现。通过TCP/IP，MODBUS可以利用互联网，通过预留的系统端口502进行访问。 MODBUS协议为工业设备间的通信提供了标准化的方法，而公共功能码的定义则使得这些设备能执行特定的操作，如读取和写入数据，从而实现有效的自动化控制。在FPGA设计中，理解和应用这些功能码对于构建和调试数字系统至关重要。