一文秒懂Modbus协议如何工作的！

这期我们重点了解Modbus协议的工作机制。到底Modbus在主从设备之间是如何工作的呢？

我们从以下8个方面对Modbus协议工作方式进行介绍：

1. 主从架构：Modbus协议采用主从（以太网的客户端-服务器）架构实现的请求-响应协议。其中有1个中央的主设备（询问器或主机Master）和多达247个从设备（响应器或从机Slave）连接到同一个网络。
2. 信息请求：主设备Master（询问器）向Modbus从设备Slave请求信息。这些从设备Slave被称为响应器，它们仅在收到请求时发送信息给主设备，而不会主动发起消息。在主从关系中，通信总是成对发生（一个设备必须发起请求，然后等待响应），并且发起请求的设备（主设备）负责发起每次交互。 通常，主设备是人机界面(HMI)或者监控和数据采集(SCADA)系统，而从设备是传感器、可编程逻辑控制器(PLC)或可编程自动化控制器(PAC)。这些请求和响应的内容以及发送这些消息的网络层由协议的不同层来定义。

1. 单向写入：主设备可以单独寻址各个从设备，或对所有从设备发起广播消息。从设备将对所有单独针对它们的信息查询返回响应，但不回应广播消息。从设备不会自行发起消息，只响应主设备传输的查询消息。
2. 地址标识：当从设备向Modbus主设备（询问器）发送通信时，它使用一个唯一的地址标识符开始消息。这个标识符是一个从1到247的数字，允许主设备识别是哪个特定的设备在响应请求的信息。

1. 通信流程：
   • 主设备发出请求，包含功能码和可能的数据。
   • 从设备接收请求，并根据功能码执行相应的操作，如读取或写入寄存器。
   • 从设备将操作结果或请求的数据发送回主设备。

1. 数据交换：Modbus协议定义了多种功能码，用于执行不同的操作，例如读取或写入线圈（Coils）、离散输入（Discrete Inputs）、保持寄存器（Holding Registers）和输入寄存器（Input Registers）。

1. 通信介质：Modbus可以运行在多种物理介质上，包括但不限于RS-232、RS-485、RS-422和以太网。

1. 协议类别：Modbus有多个类别，包括Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP/IP，它们在数据表示和传输方式上有所不同，但都遵循相同的主从通信模型。

好了，我们基本上对Modbus的工作机制有了初步的认识了，下一期我们对Modbus的具体的数据链路层协议进行详细介绍。

参考链接：

1. https://www.modbus.cn/25163.html
2. https://www.emqx.com/en/blog/modbus-protocol-the-grandfather-of-iot-communication
3. https://www.ni.com/zh-cn/shop/seamlessly-connect-to-third-party-devices-and-supervisory-system/the-modbus-protocol-in-depth.html
4. https://www.realpars.com/blog/modbus