modbus TCP协议讲解及实操

前言

关于modbus tcp从0到1的讲解，案例结合讲解，详细了解整个modbus的可以参考这个：详解Modbus通信协议。

正文

首先说明一下一个概念，所谓的传输协议，不管是mqtt也好还是modbus也罢，实际上传递的基本都是16进制的字节数组，不同的是每个协议，每个字节，每个字节对应的每一位具有不同的含义，所以，想了解一种协议，就要明白它的字节含义即可，切勿急躁。

言归正传，Modbus就是一个总线通信协议，说白了就是一条线上挂了很多个设备和一个主设备。

通信的规则是：从机不能主动给主机发送消息，只能主机给从机发消息，从机回应，无论是你想查看某一个从机的数据，还是修改某个从机的数据，都需要通过主机先发送一个消息给从机，然后从机根据主机发过来的数据指令，去做对应的操作，最后将结果回应给主机。

注重说一下，在tcp通信中，主机充当的是客户端的角色，从机充当的是服务端的角色，所有从机用的端口都一样，不同从机用id地址区分（也就是从机号）

modbus tcp主机请求数据

基本讲解

我们说一下主机请求从机需要发送的基本数据

针对性的讲一下每个参数，先有个映像，后边还会举例说明：

• 事物标识符：
  就是一个递增的数字，每次发送消息递增一下即可，尽量不重复，因为占用2个字节，所以范围是：0~65535

• 协议标识符
  这个默认给固定值0，表示modbus协议

• 长度
  等于协议标识符的长度2+协议数据单元PDU的长度（不固定）

• 单元标识符
  这个就是从机地址，就是slave id

• 功能码
  Modbus规定了多个功能，那么为了方便的使用这些功能，我们给每个功能都设定一个功能码，就是上边说的，你要对从机做什么操作，那么就在这里设定好，从机读取到这个数据就知道要做什么啦。
  

• 数据
  数据对于主机来说就是想要操作从机寄存器里的哪些数据，什么是寄存器？就是从机用来存数据的地方，讲从机的时候具体再将。
  讲完了基本概念，咱们来实操一下，在这之前，咱们需要用到两个工具（Modbus Poll 和 Modbus Slave）

Modbus Poll工具简单使用讲解

明白这些就可以啦。
现在我们来连接上1号从机。

连接之后会发现收到了从机的数据了，并且在界面上显示了出来，这里提前给看一下从机的页面（注意不一个软件哈）。

从图上就知道了，确实，我们收到了从机的数据 ，好，那么我们接下来深入看一下主机到底给从机发送了什么数据？

006-01 03 00 00 00 06 01 03 00 00 00 0A
其中，因为软件显示的原因，006-01 03这其实就是事物标识符的两个字节，那么来实际看一下，数据到底是不是我们上边讲的？

006-01 03【事物标识符】00 00【协议标识符】 00 06【长度】01【单元标识符】 03【功能码】 00 00 00 0A【数据】

• 算一下吧，长度=单元标识符1+PDU(功能码+)5=6；
• 功能码03代表查询数据，单元标识符01代表从机id号，所有都对应上了，没问题；
  
• 再看下发送的数据：
  
  其中 00 00代表要查询的寄存器起始位，00 0A（十进制就是10）代表要查询从起始位往后10位，对应工具设置的这里.
  
  当然你也可以把起始位置和查询数量的参数改一下，再去跟发送的内容对比一下，是同步的，另外，显示界面也会变化的，可以多尝试一下。

modbus tcp从机响应数据

参考主机发送数据，一样的道理，毕竟用的都是modbus tcp协议。

这里就直接实操讲解

Modbus Slave工具简单使用讲解

这里说明一下，工具上显示的寄存器只有0-9位，但是不代表实际中就只有10位哈。

从上边的讲解中可以看出，寄存器是分区的，范围一般是0~49999，工具为了模拟，所以只做了10位。


好了，这两步知道就可以了！
当我们启动这边，主机那边才能连接上，并且发送数据，主机连接上之后，看下发送的数据和收到的数据吧。

031-08 13 00 00 00 17 01 03 14 03 E8 00 0C 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

为了方便讲解，把响应的数据拆成两部分讲解：
031-08 13 00 00 00 17 01
这部分代表报文头，其他参数都没疑问，就是这个17变化了，十六进制的17转化成十进制是23。
这就对了，23=1(单元标识符)+22(下边的PDU)。

03 14 03 E8 00 0C 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
PDU的变化相对于主机发送的数据来说变长了，那么我们来解释一下：
03：代表功能码（主机那边传递过来的，原封不动返回去）。
14：代表的是数据长度，转换成十进制正好是20，从数据可以看出从14往后数，正好有20位。
03 E8：代表寄存器0号位置的数值，转换成十进制就是1000。
00 0C：代表寄存器1好位置的数据，转换成十进制就是12。
后边的就不一一讲解了吧，都是每个位置对应的值。

再对比下前边的图

不难理解了吧。

ok，讲解完毕，后边会整合springboot、netty实现一套完成的主机客户端。