首先我們要清楚：Modbus是一種串行鏈路上的主從協(xié)議，在通信線路上只能有一個(gè)主機(jī)存在，不會(huì)有多主機(jī)存在的情況。雖然主機(jī)只有一個(gè)，但是從機(jī)是可以有多個(gè)的。

Modbus的通信過(guò)程都是由主機(jī)發(fā)起的，從機(jī)在接收到主機(jī)的請(qǐng)求后再進(jìn)行響應(yīng)，從機(jī)不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。并且從機(jī)之間也不會(huì)互相發(fā)送數(shù)據(jù)。

1、Modbus的地址規(guī)則

Modbus中的每個(gè)從機(jī)為了能在通信時(shí)被主機(jī)識(shí)別，都會(huì)有一個(gè)地址，也稱(chēng)為從節(jié)點(diǎn)地址。

從節(jié)點(diǎn)地址對(duì)從設(shè)備而言必須是唯一的，在總線上也只能有唯一的一個(gè)設(shè)備地址，即從機(jī)設(shè)備的地址在總線上也不能沖突。

從機(jī)是有唯一的設(shè)備地址的，而主機(jī)本身是沒(méi)有地址的。

Modbus支持的尋址空間為256個(gè)，如下：

從上圖中可以看到，給子節(jié)點(diǎn)使用的地址范圍是1 ~ 247，248 ~255是被保留著的。非常重要的一點(diǎn)，0是廣播地址，所有的子節(jié)點(diǎn)都必須要能夠識(shí)別廣播地址。

2、Modbus的通信模式

Modbus的通信模式有兩種：?jiǎn)尾ツＪ胶蛷V播模式。

（1）單播模式

單播模式：主機(jī)要訪問(wèn)某個(gè)子節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，是通過(guò)子節(jié)點(diǎn)的地址進(jìn)行的一對(duì)一的訪問(wèn)方式。子節(jié)點(diǎn)在收到主節(jié)點(diǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的請(qǐng)求以后，根據(jù)請(qǐng)求的類(lèi)型完成相應(yīng)處理后，子節(jié)點(diǎn)會(huì)向主節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)報(bào)文，也就是我們常說(shuō)的“應(yīng)答”。示意圖如下：

從上圖中是可以看到的：主節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送請(qǐng)求命令到從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)會(huì)從總線上接收到來(lái)自主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求，然后解析主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求指令，根據(jù)指令完成相應(yīng)的動(dòng)作，然后再給主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求作出一個(gè)回應(yīng)，便完成了一次單播通信的過(guò)程。

其實(shí)大家應(yīng)該也能看到：在單播模式下，一個(gè)Modbus的事務(wù)它包含了兩個(gè)報(bào)文，一個(gè)是由主機(jī)主動(dòng)發(fā)出的“請(qǐng)求”報(bào)文，另一個(gè)是由從機(jī)返回的“應(yīng)答”報(bào)文。

并且主機(jī)能準(zhǔn)備訪問(wèn)到某個(gè)從機(jī)是通過(guò)從機(jī)的唯一地址實(shí)現(xiàn)的，從機(jī)識(shí)別主機(jī)發(fā)出的指令是否是發(fā)送到自己這邊的，也是通過(guò)從機(jī)的唯一地址進(jìn)行甄別的。

（2）廣播模式

廣播模式是主機(jī)用于向總線上的所有的從機(jī)發(fā)送請(qǐng)求的指令。

主機(jī)的廣播指令一般都是用于寫(xiě)命令的，對(duì)于來(lái)自于主機(jī)的廣播指令，從機(jī)是不需要進(jìn)行應(yīng)答的。廣播模式的示意圖如下：

從圖中可以看出，廣播模式時(shí)單向的，主機(jī)發(fā)送出廣播指令，而從機(jī)不再對(duì)廣播指令進(jìn)行應(yīng)答，數(shù)據(jù)流只在一個(gè)方向上流動(dòng)。

注意：總線上所有的從機(jī)都必須要能夠識(shí)別主機(jī)的廣播指令，并且地址0是用于廣播的，不能作為從機(jī)的地址。

3、主從機(jī)的狀態(tài)特征

既然Modbus是主從機(jī)的通信模式，那么在通信過(guò)程中就需要清楚主從機(jī)之間的狀態(tài)，通過(guò)狀態(tài)去理解Modbus的通信流程。

（1）主機(jī)的狀態(tài)特征

如下圖：

根據(jù)上圖可以分析得到主機(jī)的通信過(guò)程的一些信息：

1）"空閑" = 無(wú)等待的請(qǐng)求。 這一般是在初始上電之后所處的狀態(tài)。 主機(jī)只有在"空閑"狀態(tài)才能發(fā)送請(qǐng)求。發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求后，主機(jī)會(huì)離開(kāi)"空閑"狀態(tài)， 進(jìn)入“忙”的狀態(tài)，此時(shí)不能再發(fā)送其他的請(qǐng)求。

2）當(dāng)單播請(qǐng)求發(fā)送到一個(gè)從機(jī)上，主機(jī)將進(jìn)入"等待應(yīng)答" 狀態(tài)， 同時(shí)一個(gè)臨界超時(shí)定時(shí)計(jì)數(shù)器會(huì)啟動(dòng)。這個(gè)超時(shí)稱(chēng)為 "響應(yīng)超時(shí)"。 它避免主節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)處于"等待應(yīng)答" 狀態(tài)。 響應(yīng)超時(shí)的時(shí)間依賴(lài)于實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景。

3）當(dāng)收到一個(gè)應(yīng)答時(shí)，主節(jié)點(diǎn)在處理數(shù)據(jù)之前檢驗(yàn)應(yīng)答。在某些情況下，檢驗(yàn)的結(jié)果可能為錯(cuò)誤。如收到來(lái)自非期望的子節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答，或接收的幀錯(cuò)誤，響應(yīng)超時(shí)繼續(xù)計(jì)時(shí)；當(dāng)檢測(cè)到幀錯(cuò)時(shí)，可以執(zhí)行一個(gè)重試。

4）響應(yīng)超時(shí)但沒(méi)有收到應(yīng)答時(shí)，則產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤。那么主節(jié)點(diǎn)會(huì)重新進(jìn)入”空閑” 狀態(tài)， 并發(fā)出一個(gè)重試請(qǐng)求。重試的最大次數(shù)取決于主節(jié)點(diǎn) 的設(shè)置。

5）當(dāng)廣播請(qǐng)求發(fā)送到串行總線上，沒(méi)有響應(yīng)從子節(jié)點(diǎn)返回。然而主節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行延遲以便使子節(jié)點(diǎn)在發(fā)送新的請(qǐng)求處理完當(dāng)前請(qǐng)求。該延遲被稱(chēng)作 "轉(zhuǎn)換延遲"。因此，主節(jié)點(diǎn)會(huì)在返回能夠發(fā)送另一個(gè)請(qǐng)求的“空閑”狀態(tài)之前，到" 等待轉(zhuǎn)換延遲"狀態(tài)。

6）在單播方式，響應(yīng)超時(shí)必須設(shè)置到足夠的長(zhǎng)度以使任何子節(jié)點(diǎn)都能處理完請(qǐng)求并返回響應(yīng)。而廣播轉(zhuǎn)換延遲必須有足夠的長(zhǎng)度以使任何子節(jié)點(diǎn)都能只處理完請(qǐng)求而可以接收新的請(qǐng)求。 因此，轉(zhuǎn)換延遲應(yīng)該比響應(yīng)超時(shí)要短。

幀錯(cuò)誤常見(jiàn)的有：對(duì)每個(gè)字符的奇偶校驗(yàn)、 對(duì)整個(gè)幀的冗余校驗(yàn)。

（2）從機(jī)的狀態(tài)特征

如下圖：

從上圖中可以知道：

1）“空閑” = 沒(méi)有等待的請(qǐng)求。 這一般是初始上電后的狀態(tài)。

2）當(dāng)收到一個(gè)請(qǐng)求時(shí)，子節(jié)點(diǎn)在處理請(qǐng)求中要求的動(dòng)作前要先檢驗(yàn)報(bào)文包。當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，必須向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答告知錯(cuò)誤。（錯(cuò)誤包含：請(qǐng)求的格式錯(cuò)誤、非法動(dòng)作、非法的訪問(wèn)地址......）。

3）當(dāng)要求的動(dòng)作完成后，單播報(bào)文要求必須按格式應(yīng)答主節(jié)點(diǎn)。

4）如果子節(jié)點(diǎn)在接收到的幀中檢測(cè)到錯(cuò)誤， 則沒(méi)有響應(yīng)返回到主節(jié)點(diǎn)。

5）任何子節(jié)點(diǎn)均應(yīng)該定義并管理 Modbus 診斷計(jì)數(shù)器以提供診斷信息。通過(guò)使用 Modbus 診斷功能碼，可以得到這些計(jì)數(shù)值。

最后再補(bǔ)充一個(gè)主從機(jī)的通信時(shí)序圖：

上面的時(shí)序圖中描述的就是上面所說(shuō)的主從機(jī)狀態(tài)特征，對(duì)比來(lái)看就能看明白是什么意思了。