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主機存在，不會有多主機存在的情況。雖然主機只有一個，但是從機是可以有多個的。

Modbus的通信過程都是由主機發(fā)起的，從機在接收到主機的請求后再進行響應，從機不會主動進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。并且從機之間也不會互相發(fā)送數(shù)據(jù)。

1、Modbus的地址規(guī)則

Modbus中的每個從機為了能在通信時被主機識別，都會有一個地址，也稱為從節(jié)點地址。

(資料圖片)

從節(jié)點地址對從設備而言必須是唯一的，在總線上也只能有唯一的一個設備地址，即從機設備的地址在總線上也不能沖突。

從機是有唯一的設備地址的，而主機本身是沒有地址的。

Modbus支持的尋址空間為256個，如下：

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

2、Modbus的通信模式

Modbus的通信模式有兩種：單播模式和廣播模式。

（1）單播模式

單播模式：主機要訪問某個子節(jié)點的時候，是通過子節(jié)點的地址進行的一對一的訪問方式。子節(jié)點在收到主節(jié)點發(fā)過來的請求以后，根據(jù)請求的類型完成相應處理后，子節(jié)點會向主節(jié)點返回一個報文，也就是我們常說的“應答”。示意圖如下：

從上圖中是可以看到的：主節(jié)點通過發(fā)送請求命令到從節(jié)點，從節(jié)點會從總線上接收到來自主節(jié)點的請求，然后解析主節(jié)點的請求指令，根據(jù)指令完成相應的動作，然后再給主節(jié)點的請求作出一個回應，便完成了一次單播通信的過程。

其實大家應該也能看到：在單播模式下，一個Modbus的事務它包含了兩個報文，一個是由主機主動發(fā)出的“請求”報文，另一個是由從機返回的“應答”報文。

并且主機能準備訪問到某個從機是通過從機的唯一地址實現(xiàn)的，從機識別主機發(fā)出的指令是否是發(fā)送到自己這邊的，也是通過從機的唯一地址進行甄別的。

（2）廣播模式

廣播模式是主機用于向總線上的所有的從機發(fā)送請求的指令。

主機的廣播指令一般都是用于寫命令的，對于來自于主機的廣播指令，從機是不需要進行應答的。廣播模式的示意圖如下：

從圖中可以看出，廣播模式時單向的，主機發(fā)送出廣播指令，而從機不再對廣播指令進行應答，數(shù)據(jù)流只在一個方向上流動。

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

3、主從機的狀態(tài)特征

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

（1）主機的狀態(tài)特征

如下圖：

根據(jù)上圖可以分析得到主機的通信過程的一些信息：

1）"空閑" = 無等待的請求。 這一般是在初始上電之后所處的狀態(tài)。 主機只有在"空閑"狀態(tài)才能發(fā)送請求。發(fā)送一個請求后，主機會離開"空閑"狀態(tài)， 進入“忙”的狀態(tài)，此時不能再發(fā)送其他的請求。

2）當單播請求發(fā)送到一個從機上，主機將進入"等待應答" 狀態(tài)， 同時一個臨界超時定時計數(shù)器會啟動。這個超時稱為 "響應超時"。 它避免主節(jié)點永遠處于"等待應答" 狀態(tài)。 響應超時的時間依賴于實際的應用場景。

3）當收到一個應答時，主節(jié)點在處理數(shù)據(jù)之前檢驗應答。在某些情況下，檢驗的結果可能為錯誤。如收到來自非期望的子節(jié)點的應答，或接收的幀錯誤，響應超時繼續(xù)計時；當檢測到幀錯時，可以執(zhí)行一個重試。

4）響應超時但沒有收到應答時，則產生一個錯誤。那么主節(jié)點會重新進入”空閑” 狀態(tài)， 并發(fā)出一個重試請求。重試的最大次數(shù)取決于主節(jié)點 的設置。

5）當廣播請求發(fā)送到串行總線上，沒有響應從子節(jié)點返回。然而主節(jié)點需要進行延遲以便使子節(jié)點在發(fā)送新的請求處理完當前請求。該延遲被稱作 "轉換延遲"。因此，主節(jié)點會在返回能夠發(fā)送另一個請求的“空閑”狀態(tài)之前，到" 等待轉換延遲"狀態(tài)。

6）在單播方式，響應超時必須設置到足夠的長度以使任何子節(jié)點都能處理完請求并返回響應。而廣播轉換延遲必須有足夠的長度以使任何子節(jié)點都能只處理完請求而可以接收新的請求。 因此，轉換延遲應該比響應超時要短。

幀錯誤常見的有：對每個字符的奇偶校驗、 對整個幀的冗余校驗。

（2）從機的狀態(tài)特征

如下圖：

從上圖中可以知道：

1）“空閑” = 沒有等待的請求。 這一般是初始上電后的狀態(tài)。

2）當收到一個請求時，子節(jié)點在處理請求中要求的動作前要先檢驗報文包。當檢測到錯誤時，必須向主節(jié)點發(fā)送應答告知錯誤。（錯誤包含：請求的格式錯誤、非法動作、非法的訪問地址......）。

3）當要求的動作完成后，單播報文要求必須按格式應答主節(jié)點。

4）如果子節(jié)點在接收到的幀中檢測到錯誤， 則沒有響應返回到主節(jié)點。

5）任何子節(jié)點均應該定義并管理 Modbus 診斷計數(shù)器以提供診斷信息。通過使用 Modbus 診斷功能碼，可以得到這些計數(shù)值。

最后再補充一個主從機的通信時序圖：

上面的時序圖中描述的就是上面所說的主從機狀態(tài)特征，對比來看就能看明白是什么意思了。