Modbus RTU协议解析与应用示例

"Modbus+RTU协议格式是工业自动化领域广泛应用的一种通信协议，常用于485接口。RTU（Remote Terminal Unit）模式下，数据以连续的二进制形式传输。本文档主要描述了Modbus RTU协议帧结构，包括下行命令帧和上行响应帧的构成，涉及读线圈状态和读保持寄存器两个功能码的使用方法。" 在Modbus RTU协议中，每个通信帧由以下几个部分组成： 1. **地址域（Address）**：8位的设备地址，用于指定接收命令的设备。地址范围是1到247，其中1表示广播地址，所有设备都能接收到。 2. **功能码（Function）**：8位的命令码，定义了通信请求的类型。例如： - `01`：读线圈状态，用于读取设备的离散输入（线圈）状态。 - `03`：读保持寄存器，用于读取设备的保持寄存器中的数值。 3. **数据域（Data）**：根据功能码的不同，数据域包含不同的信息，如读取或写入的寄存器地址、数量等。 4. **CRC校验（CRC check）**：16位的循环冗余校验码，用于检测数据在传输过程中是否发生错误。 读线圈状态的命令帧格式如下： ``` ADDRESS 01 ADDRH ADDRL NUMH NUML CRC ``` 其中： - `ADDR`：线圈地址减1，转换成16进制表示。 - `NUM`：要读取的线圈状态值的二进制位数，转换成16进制表示。 响应帧格式可能为正确响应或错误响应： - 正确响应：`ADDRESS 01 BYTECOUNT DATA1 DATA2 DATA3 DATAN CRC` - `BYTECOUNT`：读取的字数。 - `DATA`：返回的线圈状态数据。 - 错误响应：`ADDRESS 0X81 Errornum CRC` - `Errornum`：错误类型代码。 读保持寄存器的命令帧格式类似： ``` ADDRESS 03 ADDRH ADDRL NUMH NUML CRC ``` - `ADDR`：寄存器地址，转换成16进制表示，乘以10再减1，对应参数编号。 - `NUM`：要读取的寄存器数量，转换成16进制表示。 响应格式同样分为正确和错误响应： - 正确响应：`ADDRESS 03 BYTECOUNT DATA1 DATA2 DATA3 DATAN CRC` - `BYTECOUNT`：读取的字节数。 - `DATA`：返回的寄存器值。 - 错误响应：`ADDRESS 0X83 Errornum CRC` 举例来说，如果要检测变频器的输出频率，可以发送`0101003000103DC9`的16进制数据，变频器将返回`0101020020B824`。若要读取参数303的设定值，则发送`01030BD5000295B`。 注意，数据在返回时可能会有高低位的转换，例如`0020`转换为2000，对应50%的频率值。具体的值与百分比关系可能需要参考设备手册或特定的配置参数（如Par.300和Par.303）。 总结起来，Modbus RTU协议通过定义明确的帧结构，确保了设备间的可靠通信，允许上位机读取和设置远程设备的状态和参数，是实现工业自动化系统集成的关键技术之一。