Modbus那些事

记得第一次接触Modbus是在08,09年间，那时正值新能源发电大力兴起之时，为了响应国家节能减排的号召，一时间，大量的单位开始研发光伏发电，Modbus也成了光伏逆变器必配的一种通讯协议。当第一次面对开发这个协议软件的时候，我是手足无措，因为不懂，所以无知，于是就晚上大量查阅网上资料，白天写程序调试，最后终于成功将Modbus协议引入逆变器。自此，对Modbus有了初步的认识。其实软件的流程图就在协议的文档中，只要扎实理解了协议的描述，就能开发出Modbus通讯软件。

Modbus具有以下几个特点：

（1）标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，目前，支持Modbus的厂家超过几百家，支持Modbus的产品超过几百种。

（2）Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232，RS422，RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。

（3）Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。

MODBUS 是一个请求/应答协议，并且提供功能码规定的服务。常用的有

Modbus ASCII，

Modbus RTU，

Modbus TCP/IP

RTU是必须要支持的，其余可选，Modbus RTU 帧最大为 256 字节。

如果你留意就会发现，其实市场上的产品，好多并不是完全遵守Modbus标准，有的硬件工程师对电气标准也不是很清楚，其实Modbus对电缆规格，长度，以及波特率，终端电阻，接地，连接器，通信状态的LED指示，都有电气标准，我一直有一个观点，如果有既有的标准，那么你的开发就应该建议按照标准来执行。

有兴趣的童鞋可以看看你接触到的是否按照了标准来执行，举个简单的例子，标准中对LED指示的要求。

在RTU模式的软件实现上，

默认的通信配置是波特率9600bps，8位数据位，偶校验，一位停止位。

奇校验和无校验是可选的。系统必须支持默认的配置，并且对配置错误有异常管理。

由发送设备将 Modbus报文构造为带有已知起始和结束标记的帧。这使设备可以在报文的开始接收新帧，并且知道何时报文结束。不完整的报文必须能够被检测到而错误标志必须作为结果被设置。在RTU模式，报文帧由时长至少为 3.5 个字符时间的空闲间隔

在软件的实现上，主要是对帧开始，帧结束的中断，串口接收中断的实现，在高波特率的情况下，必须严格按照标准的要求实现帧检测，协议文档中都有状态机和流程图供开发工程师参考，每种波特率，对发送方，要求其精度必须高于1%，而对接收方，必须允许2%误差。Modbus报文帧格式如下：

另外一点需要注意的就是Modbus是大端模式，就是比如一个16位的电流有效值，是先发送高字节，在发送低字节，但在CRC校验域切记是先发送低字节，在发送高字节，每个字节是先发送低位在发送高位,如下图所示。

对异常诊断的管理是每一个通讯协议都要求的，经常会有工程师只注意实现正常通信的功能，对异常的管理不重视，这样在通信异常的时候，就不便主机的诊断。