Modbus协议是一项应用层报文传输协议,包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型,每种类型的数据帧结构有所不同。以下是对这三种数据帧的详细解析:
一、Modbus ASCII数据帧
Modbus ASCII数据帧使用ASCII字符进行数据传输,每个字节的数据被转换为两个ASCII字符。这种数据帧结构主要用于串行通信,如通过RS232或RS485接口进行通信。
- 起始符:通常使用冒号(:)作为起始符,表示一个数据帧的开始。
- 设备地址:表示接收数据的从设备的地址,通常为一个两位的十六进制数。
- 功能码:表示主站想要对从站进行的操作类型,如读、写等。功能码为一个字节的十六进制数。
- 数据:根据功能码的不同,数据部分的内容也会有所不同。例如,如果是读操作,数据部分可能包含起始地址和读取的数据长度等信息;如果是写操作,数据部分则可能包含起始地址、要写入的数据等信息。
- 结束符:通常使用回车(CR)和换行(LF)字符作为结束符,表示一个数据帧的结束。
- 校验:虽然ASCII数据帧本身没有明确的校验字段,但可以通过计算数据帧中所有字符的ASCII码之和(或其他校验方法)来进行简单的错误检测。
二、Modbus RTU数据帧
Modbus RTU数据帧主要用于串行通信,如通过RS485接口进行通信。与ASCII数据帧相比,RTU数据帧使用了更紧凑的二进制格式,并且包含了CRC校验码来确保数据的完整性。
- 地址域:即主站要访问的从站地址,其范围为0~247。
- 功能码:与ASCII数据帧相同,表示主站想要对从站进行的操作类型。
- 数据:根据功能码的不同,数据部分的内容也会有所不同。
- CRC校验:为了保证数据传输的正确性,Modbus RTU协议会在数据帧最后面加上两个字节的CRC校验码。接收方可以通过计算接收到的数据帧的CRC校验码并与发送方的CRC校验码进行比较来检测数据是否在传输过程中发生了错误。
三、Modbus TCP数据帧
Modbus TCP数据帧是基于以太网TCP/IP协议的Modbus协议变种,主要用于网络通信。与ASCII和RTU数据帧相比,TCP数据帧的结构更为复杂,并且包含了更多的字段。
- MBAP报文头:MBAP为报文头,长度为7字节,组成如下:
- 事务处理标识:可以理解为报文的序列号,一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文。
- 协议标识:用于标识所使用的Modbus协议版本。
- 长度:表示接下来的数据长度(PDU)的单位为字节。
- 单元标识符:用于标识从设备的地址或单元。
- PDU(协议数据单元):由功能码和数据组成。功能码为1字节,数据长度不定,由具体功能决定。
- 功能码:与ASCII和RTU数据帧相同,表示主站想要对从站进行的操作类型。
- 数据:根据功能码的不同,数据部分的内容也会有所不同。例如,读操作可能包含起始地址和读取的数据长度等信息;写操作则可能包含起始地址、要写入的数据等信息。
综上所述,Modbus协议的三种数据帧结构各有特点,适用于不同的通信场景和需求。在实际应用中,需要根据具体的通信环境和设备要求来选择合适的数据帧结构。