Modbus (1) 資料結構

2016-09-16

因為專題接觸到這東西，他是一種串行通訊協定，在工業電子上應用廣泛

Modbus允許多個 (大約240個) 裝置連線在同一個網路上進行通訊

其他詳細介紹參見維基百科

這篇記錄Modbus的通訊規格

大部分內容來自這篇官方文件

Overview

Modbus的指令由Function code和Data組成PDU(Protocol Data Unit)，再加上Address field和Error check成為Modbus serial line PDU，結構如下

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|========================Serial line=========================|
|--Address field--|--Function code--|--Data--|--Error check--|
                  |============PDU===========|

PDU

Function code: 1byte的指令碼，有效值為1~255，128~255為保留區，為錯誤回應碼

Data: 指令所攜帶的資料內容

Modbus共定義三種PDU結構，分別為

MODBUS Request PDU, mb_req_pdu

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mb_req_pdu = {function_code, request_data}
function_code = [1 byte] MODBUS function code,
request_data = [n bytes] 依據function code給予所需的data

MODBUS Response PDU, mb_rsp_pdu

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mb_rsp_pdu = {function_code, response_data}
function_code = [1 byte] MODBUS function code
response_data = [n bytes] 依據function code返回相應的資料

MODBUS Exception Response PDU, mb_excep_rsp_pdu
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mb_excep_rsp_pdu = {exception-function_code, request_data}
exception-function_code = [1 byte] MODBUS function code + 0x80 exception_code = [1 byte] MODBUS Exception Code
Modbus為big-endian系統，意即當資料長度大於傳輸的最大長度時，從MSB(Most Significant Bit)開始傳，即若有一預傳送之資料0x12345678則傳送順序為0x12 0x34 0x56 0x78(若為little-endian的話會變成0x78 0x56 0x34 0x12)

Serial Line

Address field: 長度1byte的數值，定義此段指令的傳送對象

0 Broadcast address
1~247 Slave individual addresses
248~255 Reserved

Error check: 使用Redundancy Checking(冗餘校驗)，依據使用的傳輸規格(RTU、ASCII)不同分別使用CRC(循環冗餘校驗)和LRC(縱向冗餘校驗)

Function Code

Function Code可分為由Modbus官方認證指定的Public function code跟硬體廠商自行定義的User define function code

下表為Public function code定義表

擷取.PNG

紅框為此次專題用到的指令，讀取暫存器資料用的，其他的也不知道做什麼用就不介紹了

0x03 Read Holding Register

此指令的PDU結構如下

Request

Function code(1byte): 0x03
Starting Address(2byte): 0x0000 ~ 0xFFFF
Quantity of Register(2byte): 1 ~ 125 (N)

指定起始地址跟要讀取的暫存器數量

Response

Function code(1byte): 0x03
Byte count(1byte): 2N
Register value(2byteN): data value
(N=Quantity of Register)

回應從指定的開始位址開始後N個位址的值

Error

Error code(1byte): 0x03 + 0x80 = 0x83
Exception code(1byte): 01/02/03/04

回應錯誤碼
01 ILLEGAL FUNCTION
02 ILLEGAL DATA ADDRESS
03 ILLEGAL DATA VALUE
04 SERVER DEVICE FAILURE

下一篇將介紹Modbus的兩種傳輸模式，RTU跟ASCII