Modbus协议功能码及格式解析

发布时间：

2025-01-13

在工业自动化和设备通信中，Modbus协议作为一种常见的串行通信协议，广泛应用于PLC、传感器、变频器等设备之间的数据交换。Modbus协议通过特定的功能码来实现不同的操作。今天，我们就来详细解析Modbus协议的功能码及其格式。

一、Modbus协议格式概述

Modbus协议的数据格式主要包括以下部分：

地址域（Address）：

1字节，表示设备的地址。

功能码（Function Code）：

1字节，表示要执行的操作类型。

数据域（Data）：

N字节，表示操作所需要的数据或响应的数据。

CRC校验（CRC）：

2字节，用于数据完整性校验。

Modbus协议的基本数据格式如下：

| 地址域 | 功能码 | 数据域 | CRC校验 |

二、常见Modbus功能码及其含义

Modbus协议支持多种功能码，每种功能码对应不同的操作或请求。以下是常见功能码的详细介绍：

1. 功能码0x01：读取线圈状态（Read Coils）

功能码0x01用于读取一个或多个线圈（Coils）状态（开/关）。该操作允许主机获取从设备的输出状态。

请求格式：

| 地址域 | 功能码 | 起始地址（2字节） | 读取数量（2字节） | CRC校验 |

响应格式：

| 地址域 | 功能码 | 字节数（1字节） | 数据 | CRC校验 |

数据：每个字节代表8个线圈的状态，按位表示（1为开，0为关）。

示例：主机请求读取地址为0x01设备的起始地址0x0000到0x0007的线圈状态。请求：
01 01 00 00 00 07 CRC

响应：
01 01 01 80 CRC
表示设备0x01的线圈状态为：0x80（0b10000000）（即第一个线圈开，第二个线圈关，依此类推）。

2. 功能码0x02：读取离散输入状态（Read Discrete Inputs）

功能码0x02用于读取一个或多个离散输入（Discrete Inputs）的状态。

请求格式：

| 地址域 | 功能码 | 起始地址（2字节） | 读取数量（2字节） | CRC校验 |

响应格式：

| 地址域 | 功能码 | 字节数（1字节） | 数据 | CRC校验 |

示例：主机请求读取地址为0x01设备的起始地址0x0000到0x0007的离散输入状态。请求：
01 02 00 00 00 07 CRC

响应：
01 02 01 80 CRC
表示设备0x01的离散输入状态为：0x80。

3. 功能码0x03：读取保持寄存器（Read Holding Registers）

功能码0x03用于读取一个或多个保持寄存器的值。保持寄存器通常用于存储设备的配置参数或测量结果。

请求格式：

| 地址域 | 功能码 | 起始地址（2字节） | 读取数量（2字节） | CRC校验 |

响应格式：

| 地址域 | 功能码 | 字节数（1字节） | 数据（N字节） | CRC校验 |

示例：主机请求读取设备0x01的起始地址0x0000的2个保持寄存器。请求：
01 03 00 00 00 02 CRC

响应：
01 03 04 00 01 00 02 CRC
表示第一个寄存器的值为0x0001，第二个寄存器的值为0x0002。

4. 功能码0x04：读取输入寄存器（Read Input Registers）

功能码0x04用于读取一个或多个输入寄存器的值。输入寄存器通常用于读取传感器等设备的测量数据。

请求格式：

| 地址域 | 功能码 | 起始地址（2字节） | 读取数量（2字节） | CRC校验 |

响应格式：

| 地址域 | 功能码 | 字节数（1字节） | 数据（N字节） | CRC校验 |

示例：主机请求读取设备0x01的输入寄存器值。请求：
01 04 00 00 00 02 CRC

响应：
01 04 04 00 01 00 02 CRC
表示第一个输入寄存器的值为0x0001，第二个寄存器的值为0x0002。

5. 功能码0x05：强制单个线圈（Force Single Coil）

功能码0x05用于强制设置单个线圈的状态为开或关。

请求格式：

| 地址域 | 功能码 | 起始地址（2字节） | 状态（2字节） | CRC校验 |

状态：0xFF00表示开，0x0000表示关。

响应格式：

| 地址域 | 功能码 | 起始地址（2字节） | 状态（2字节） | CRC校验 |

示例：主机请求设置设备0x01的线圈0x0000为开状态。请求：
01 05 00 00 FF 00 CRC

响应：
01 05 00 00 FF 00 CRC

6. 功能码0x06：写单个寄存器（Write Single Register）

功能码0x06用于写入一个保持寄存器的值。

请求格式：

| 地址域 | 功能码 | 寄存器地址（2字节） | 数据（2字节） | CRC校验 |

响应格式：

| 地址域 | 功能码 | 寄存器地址（2字节） | 数据（2字节） | CRC校验 |

示例：主机请求写入设备0x01的保持寄存器地址0x0000，值为0x0001。请求：
01 06 00 00 00 01 CRC

响应：
01 06 00 00 00 01 CRC

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