Modbus is a simple, reliable, and open communication protocol commonly used in industry, which can be implemented on various communication media, including common RS232, RS485, and Ethernet. With the wide application of Modbus TCP, the Internet Organization has specified and reserved the 502 port of the system on the TCP/IP protocol stack, which is specially used to access Modbus devices.
下图大致展示了 Modbus 协议栈模型。
Modbus 通信协议目前存在用于串行链路、TCP/IP 以太网以及其他支持互联网协议的网络版本。在实际应用中，通过 RS485 和 TCP/IP 连接的方式最为常见。下面介绍 Modbus 协议的多种变体。
Modbus RTU
Modbus RTU 是 Modbus 最常见的实现方式，它基于串行通信总线（例如 RS232、RS485），并采用紧凑的二进制数据形式进行协议通信。RTU 格式在命令/数据之后带有循环冗余校验的校验和作为错误校验机制，以确保数据的可靠性。Modbus RTU 消息必须连续传输，没有字符间犹豫。Modbus 消息由空闲（静默）时段构成（分隔）。
RTU 模式每个字节（11位）的格式为：
| 帧格式 | 说明 |
|---|---|
| 编码系统 | 8位二进制 |
| 数据位 | 1位 起始位 8位 数据位，首先发送最低有效位 1位 奇偶校验（注：默认偶校验是必须的，奇校验或无校验也可以使用） 1位 停止位（注：使用无校验时要求2个停止位） |
| 帧发送方式 | 每个字符或字节均由从左到右顺序发送 |
| 检验 | CRC（循环冗余校验），低位字节先发 |
| 起始/结束 | 报文帧由时长至少为 3.5 个字节时间的空闲间隔区分 1 帧数据 |
Modbus ASCII
Modbus ASCII 和 Modbus RTU 一样都是使用串行链路通信方式，不同的是，Modbus ASCII 采用一种人类可读的、冗长的表示方式，并使用纵向冗余校验的校验和保证数据传输的完整性。Modbus ASCII 消息由前导冒号 (":") 和尾随换行符 (CR/LF) 构成。
ASCII 模式每个字节（10位）的格式为：
| 帧格式 | 说明 |
|---|---|
| 编码系统 | 十六进制，ASCII 字符 0-9，A-F |
| 数据位 | 1位 起始位 7位 数据位，首先发送最低有效位 1位 奇偶校验（注：默认偶校验是必须的，奇校验或无校验也可以使用） 1位 停止位（注：使用无校验时要求2个停止位） |
| 帧发送方式 | 每个字符或字节均由从左到右顺序发送 |
| 检验 | LRC（纵向冗余校验），低位字节先发 |
| 起始 | 一个‘冒号’（:）起始，对应 ASCII 十六进制为 3A |
| 结束 | 以‘回车-换行’（CR，LF）对（ASCII 十六进制 0D 和 0A）结束 |
需要注意的是，由于帧格式不同，被配置为 RTU 模式的节点是不能与配置为 ASCII 模式的节点正常通信，反之亦然。
Modbus TCP
Modbus TCP（或称为 Modbus TCP/IP）是一种 Modbus 变体，用于通过 TCP/IP 网络进行通信，通过端口 502 进行连接。和前面两种不一样，Modbus TCP 不需要校验和计算，因为较低层的 TCP/IP 协议栈已经提供校验和保护。
如果将校验和包含在有效载荷中，形成与 Modbus RTU 类似的帧，则称为 Modbus RTU/IP。
其他版本
除了上述三种常用的 Modbus 协议，还有如下一些不太常见的 Modbus 扩展版本。
Modbus over UDP
既然有 Modbus over TCP，那么自然也会有人尝试将 Modbus 运行在 UDP 之上，即 Modbus over UDP。 这么做的好处是消除了 TCP 所需的开销。
Modbus Plus
Modbus Plus（Modbus+、MB+ 或 MBP）协议是 Schneider Electric 的专利，与其他变体不同，它支持多个主站之间的点对点通信。不过，它需要一个专用的协处理器来处理类似 HDLC 的高速令牌轮换。它使用 1 Mbit/s 的双绞线，并在每个节点都有变压器隔离，这使其成为转换/边沿触发而不是电压/电平触发。连接 Modbus Plus 到计算机需要特殊的硬件，通常是支持 ISA、PCI 或 PCMCIA 总线的板卡。
Pemex Modbus
Pemex Modbus 是标准 Modbus 的扩展，支持历史和流量数据。它是为 Pemex 石油和天然气公司设计的，用于过程控制，但从未得到广泛采用。
Enron Modbus
Enron Modbus 是 Enron 公司开发的标准 Modbus 的另一个扩展，支持 32 位整数和浮点变量以及历史和流量数据。数据类型使用标准地址映射。历史数据用于满足美国石油协会 (API) 行业标准，即如何存储数据。
注意事项
前四种 Modbus 协议（Modbus RTU、Modbus ASCII、Modbus TCP 和 Modbus UDP）在数据模型和功能调用上都是相同的，只是传输报文的封装方式不同。但是，由于帧格式不同，因此这些协议变体并不是可互操作的。
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