什麼是Modbus？
Modbus協議是一個master/slave架構的協議。有一個節點是master節點，其他使用Modbus協議參與通信的節點是slave節點。每一個slave設備都有一個唯一的地址。在串行和MB+網絡中，只有被指定爲主節點的節點可以啓動一個命令（在以太網上，任何一個設備都能發送一個Modbus命令，但是通常也只有一個主節點設備啓動指令）。
一個ModBus命令包含了打算執行的設備的Modbus地址。所有設備都會收到命令，但只有指定位置的設備會執行及迴應指令（地址0例外，指定地址0的指令是廣播指令，所有收到指令的設備都會運行，不過不迴應指令）。所有的Modbus命令包含了檢查碼，以確定到達的命令沒有被破壞。基本的ModBus命令能指令一個RTU改變它的寄存器的某個值，控制或者讀取一個I/O端口，以及指揮設備回送一個或者多個其寄存器中的數據。
以上都是參考百度百科的解釋說明，還是沒有看明白的同學可以先不用管，至少現在我們需要有一個概念，modbus通信中會有兩個設備，一個是主機poll端和從機salve端，接下來看下面的進一步說明。
Modbus TCP/IP協議格式
- 主機poll端發送讀寫報文樣例如下，該報文對應的功能碼選擇的04。
07 9B 00 00 00 06 01 04 00 00 00 0A
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數據 |
含義 |
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07 9B |
主機發出的檢驗信息，從機slave將這個兩個字節放在響應報文中 |
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00 00 |
表示協議標識符，00 00爲modbus的TCP/IP協議 |
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00 06 |
數據長度，用來指示接下來數據的長度，單位字 |
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01 |
設備地址，用以標識連接在串行線或者網絡上的遠程服務端的地址。 |
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04 |
功能碼，此時代碼04爲讀取InputRegisters寄存器數據 |
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00 00 |
讀取寄存器起始地址 |
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00 0A |
讀取寄存器長度，16進制 |
以上報文中前6個字節稱作爲modbus的頭字節，後面爲查詢命令數據段PDU。主機需要查詢從機寄存器從0開始後面10個寄存器的值，根據該命令從機返回的報文如下。
- 從機slave端返回對應04功能碼查詢的數據報文樣例
07 9B 00 00 00 17 01 04 14 41 D0 FB E7 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
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數據 |
含義 |
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07 9B |
此次通信事務處理標識符，應答報文要求與先前對應的請求保持一致 |
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00 00 |
協議標識符，與先前對應的請求保持一致 |
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00 17 |
數據長度，用來指示接下來數據的長度，單位字節 |
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01 |
設備地址，應答報文要求與先前對應的請求保持一致 |
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04 |
功能碼，正常情況下應答報文要求與先前對應的請求保持一致，如果出錯則返回0x80+先前的功能碼(讀取錯誤碼83) |
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14 |
接下來的數據的字節長度，注意是十六進制的 |
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41 D0 FB E7.... |
被讀取的保持寄存器中的數據值 |
這裏從機返回十個寄存器的值，每兩個字節爲一個int整型（如果是float或double類型則是四個字節），即 41 D0是int整型數據，查看的話需要轉化爲int整型，這裏就不在贅述了，這裏提供一個Java的方法轉換，可以直接調用。
// String類型爲 41D0 的16進制類型的字符串
// 41D0 轉化爲10進製爲16848
public int CovertTo(String str){
return Integer.parseInt(str, 16);
}
- 主機poll端發送位寄存器查詢報文格式如下，對應查詢功能碼爲01。
04 E2 00 00 00 06 01 01 00 00 00 0A
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數據 |
含義 |
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04 E2 |
此次通信事務處理標識符，一般每次通信之後將被要求加1以區別不同的通信數據報文 |
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00 00 |
表示協議標識符，00 00爲modbus的TCP/IP協議 |
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00 06 |
數據長度，用來指示接下來數據的長度，單位字 |
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01 |
設備地址，用以標識連接在串行線或者網絡上的遠程服務端的地址 |
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01 |
功能碼，此時代碼01爲讀取Coils寄存器數據 |
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00 00 |
起始地址 |
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00 0A |
寄存器數量，十六進制 |
這段報文讀取從機位寄存器Coils的0到9地址的值，但是從機返回還是16進制數據，不能按照二進制進行傳輸，需要將從機的位進制寄存器排列起來並按一定規則進行組合成16進制數，規定兩個字節算一個最小單位，即 00 是modbus報文最小傳輸單位，兩個字節等於8位，數據不夠的話自動補零，所以主機查詢從機0到9的寄存器地址值，最後返回的是0到15的寄存器的值，長度必須是8的倍數，比如查長度爲10返回長度16，查17返回的是長度24。這裏可以參考一個例子說明，從機的前8位設置值如下。
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
slave模擬器設置如下：
- 從機slave端返回對應01功能碼查詢的數據報文樣例
04 E2 00 00 00 05 01 01 02 AC 00
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數據 |
含義 |
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04 E2 |
此次通信事務處理標識符，應答報文要求與先前對應的請求保持一致 |
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00 00 |
協議標識符，與先前對應的請求保持一致 |
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00 05 |
數據長度，用來指示接下來數據的長度，單位字節 |
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01 |
設備地址，應答報文要求與先前對應的請求保持一致 |
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01 |
功能碼，正常情況下應答報文要求與先前對應的請求保持一致，如果出錯則返回0x80+先前的功能碼(讀取錯誤碼83) |
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02 |
接下來的數據的字節長度，注意是十六進制的 |
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AC 00 |
被讀取的保持寄存器中的數據值 |
從機返回的報文數據只有兩個字節，但是它包含了16位Coils寄存器的值，AC 02 需要轉化爲二進制。
從機的寄存器位值按順序應該是 00110101 00000000，編碼機制是每8位算作一個單位，並且高位與低位相反，通俗點將就是每8位將數據翻轉過來，所以轉化爲編碼爲 10101100 0000000， 再轉化爲16進制則爲 AC 00。
- Modbus寫報文請求和響應報文格式
主機的寫報文請求格式則與從機的數據查詢響應報文格式類似，都是頭字節加上數據段，這裏就不要舉例了。
從機的寫報文響應則與主機讀報文的請求格式類似。