【ModBus】modbus之协议的相关知识（1）

前言: 文章主要分三个部分讲述。分别为：modbus协议基本内容、仿真软件模拟使用、实际运用中代码编写。适合新手小白。从事开发以来一直是做互联 软件开发相关工作。对于硬件相关的一窍不通。身为一个小仙女。理解硬件知识也费劲。所以文章中可能很多个人的理解，若有错误欢迎指出。

业务需求：需要用java做一个数据采集的服务。提供的功能就是，对若干不同的硬件设备进行数据采集。自己想的就是，我得先和设备连接上，可以收发送消息。只要通讯了后面就好说了。

有些概念又臭又长，请耐心看。一般都会用自己白话解释一波。相信看完，收获绝不少。没学到的话，我走！！

ModBus协议基本内容

1.概述：ModBus官 是Modicon（Modicon被施耐德收购）公司为其PLC通讯而开发的一种通讯协议。
说实话这句概述就把我凉了一下。针对这句话拆开解析下。

A1- 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）
上面的话，摘自 络。
谈谈我个人理解，我觉得PLC是个可编程序的控制器。是一个设备产品是一个实物。那为PLC这种类型设备通讯。那不就是硬件产品的通讯唠嗑。就似乎好理解了，画个它的结构图。

这里出现了一个 也就是设置合适的通讯参数，涉及到几个概念。串口参数详细请看
这里我选择了几个代表性参数学习看看（自己也没搞明白）

• 波特率：串口通讯时候得速率
• 数据位：衡量通信中实际数据位的参数
• 停止位：用于表示单个包的最后一位
• 校验位：串口通信中一种简单的验错方式。4种：偶奇高低

4.说说某些概念

• C，C++规定，16进制数必须以 0x开头。比如 0x1表示一个16进制数
• 字word 字节byte 位bit
• 1word = 2byte 1word = 2byte 1byte = 8bit
• 计算机都是2进制计算的，那我们为啥用16进制，因为4bit换算成16进制简单。
• 帧：数据链路层的协议数据单元，请看看帧、 文、数据包差别
• 主从模式和对等模式
  别看字多，这一段好好理解下 ，不难
  控制器通信使用主—从技术，即仅一设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应反应。典型的主设备：主机和可编程仪表。典型的从设备：可编程控制器。
  　 主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。
  　 从设备回应消息也由Modbus协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。
  　
  　 在其它 络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。这样在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可允许同时发生的传输进程。
  　 在消息位，Modbus协议仍提供了主—从原则，尽管 络通信方法是“对等”。如果一控制器发送一消息，它只是作为主设备，并期望从从设备得到回应。同样，当控制器接收到一消息，它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。

5.回归正题重要
上面我们说到，我们要和控制器通讯，首先要求协议一样，串口参数一样。传输模式一样。那么这里说说这三种传输模式。

先看看modbus数据传输的协议模型

串行通信中规定ADU的最大长度为256个字节，通信地址占用1个字节。校验2个字节，所以PDU的字节253 ，256-1-2=253字节。

以太 通信的TCP，因为要增加一个7个字节的MBAP（MODBUS Application Protocol）的 文头，所以他的ADU的长度=253+7=260 字节。tcp不需要校验。因为底层做了这份工作。底层的数据链路层已经做了冲突检测的工作,自然就可以同时传输不担心数据撞车。

tcp的 文帧 = MBAP+PDU
MBAP为 文头，长度为7字节，组成如下

8.仿真软件使用
主要是poll和slave的使用，请移步我的另外一文。
9.JAVA代码实现
主要是modbus4j使用，请移步我的另外一文

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