Modbus-RTU协议报文信息帧中的代码解析1、地址码
地址码是信息帧的个字节（8位），从0到255。每个从机都必须有的地址。在下行帧中，表明只有符合地址码的从机才能接收由主机发送来的信息。在上行帧中，表明该信息来自于何处。
备注：如果地址为0x00，则认为是一个广播命令，就是所有从机要接收主机发来的信息。规约规定广播命令必须是写命令，并且从站也不发送回答。
2、功能码
功能码是信息帧的第二个字节。ModBus通讯规约定义功能号为1到127。大多数设备只利用其中一部分功能码。下行帧中，通过功能码告诉从机执行什么动作。在上行帧中，从机发送的功能码与主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行的操作，否则表明从机没有响应操作或发送出错。其常用功能码如下所示：
3、数据
它因不同的功能码及不同的从机而不同。数据区可以是实际数据、状态值、参考地址、数据长度等等。
4、CRC码
Modbus-CRC校验码由发送设备计算，放置于发送信息的尾部。接受信息的设备再重新计算接收到的信息的CRC码，比较计算得到的CRC码是否与接收到的相符（或将接收到的信息除以约定的除数，应无余数），如果不相符（有余数），则表明出错。它用于保证主机或从机对传送过程中出错的信息起不了作用，增加了系统的安全与效率。
下面我就来说一下CRC码是如何计算出来的。
在介绍CRC码的计算过程之前，我们先来谈谈“模2除法”。
A、模2运算
“模2除法”与“算术除法”类似，但它既不向上借位，也不比较除数和被除数的相同位数值大小，只要以相同位数进行相除即可。
“模2加法”为1+1=0，1+0=1，0+0=0，0+1=1；
“模2减法”为1-1=0，1-0=1，0-0=0，0-1=1；
仔细看看上面的运算，非常像一种逻辑运算,[老化试验箱]
没错，上述运算相当于二进制中的逻辑异或运算。也就是比较后，两者对应位相同则结果为“0”，不同则结果为“1”。下面以100101除以1110为例，为大家展示一下“模2除法”的运算，如下图示：
上述算式的商为11，余数为1。
B、CRC校验步骤
1、先选择一个用于在接收端进行校验时，对接收的帧进行除法运算的除数。此除数可以随机选择，也可按标准选择。通常以多项式的方式表示，这个多项式也称之为“生成多项式”。
备注：除数的位和位必须为1。
2、看已选定的除数二进制位数k，，然后在要发送的数据帧（m位）后面加上k-1位“0”，然后用已经加上k-1位“0”的新帧（m+k-1位）以“模2除法”方式除以上面所说的除数，所得到的余数就是该帧的CRC校验码，也称为FCS（帧校验序列）。
备注：余数的位数一定要是比除数位数只能少一位，哪怕前面的位是0，甚至全为0也不能省略。
3、再把这个校验码附加在原在原数据帧后面，构成一个新帧发送到接收端，最后在接收端再把这个新帧以“模2除法”方式除以前面选择的余数，如果没有余数，则该帧在传输过程中没有出错，否则就是出现了差错。（或者重新计算CRC码）。
C、示例
下面举个例子来说明，CRC码的计算过程。
更改设备地址：
写地址命令：
设备地址 功能码 起始寄存器地址 寄存器个数 数据长度 数据 CRC校验
00 10 02 00xx CRCloCRChi（XX=0X01-0XFF）
设备回复：
设备地址 功能码 起始寄存器地址 寄存器个数 CRC校验
00 10 00 01 00 01 CRCloCRChi
读取设备地址：
读站号：（固定命令）
设备地址 功能码 起始寄存器地址 寄存器个数 CRC校验
00 03 CRCloCRChi
备注：/，在网站中下载串口软件可以方便地计算CRC码。
二、modbus报文实例解析
注：以下报文的CRC算法为CRC-16/MODBUS。
A、01号命令
下行帧：11 01 00 13 00 25 F9 C8
11为从机地址（1byte），地址号17；
01为功能码（1bye），读线圈状态；
0013为寄存器起始地址（2byte），起始地址19；
备注：程序的起始地址为0。起始地址19实际上是第20号接触器。
0025为数据数量（2byte），37个状态量，需要5个字节的空间；
F9C8为CRC码（2byte）。
释义：读取来自17号从机以20号接触器为起始的37个接触器状态。
上行帧：11 01 05 CD 6B B2 0E 1B 18 8D
11为从机地址（1byte），地址号17；
01为功能码（1byte），读线圈状态；
05为数据区字节数（1byte），5个字节；
CD 6B B2 0E 1B为数据（5byte），仅解析个数据（CD）,CD转为二进制序列为11001101，从低位到高位读，每一位对应一个接触器的状态，0为分，1为合。
综上数据段中的CD，表示20号接触器合位、21号分位、22号合位、23号合位、24号分位、25号分位、26号合位、27号合位；
18 8D为CRC码（2byte）。
释义：上送来自17号从机的接触器状态，其数据字节数为5，信息为20号接触器合位、21号分位、22号合位、23号合位、24号分位、25号分位、26号合位、27号合位……
备注：
若询问的数据数量不是8的整倍数，那么字节的多余位补0，此时的0不代表任何意义。在此例里，数据段中的1B，低位B则表示52号分位，53号合位，54号分位，55号合位；它的高位1表示，56合位，其余位补0，无意义。
B、02号命令
下行帧：11 02 00 13 00 25 F9 40
11为从机地址（1byte），地址号17；
02为功能码（1byte），读离散输入状态；
0013为寄存器起始地址（2byte），起始地址19；
0025为数据数量（2byte），37个状态量，需要5个字节的空间；
F940为CRC码（2byte）。
释义：读取来自17号从机以20号开关为起始的37个断路器状态。
说明：
01读取的是线圈状态，只能代表电保持的开关器件的状态，如是断路器这种只需要短时合闸脉冲，线圈不需要长期得电，无法用01取得位置信号。
02读取的是开入状态，可以是断路器的辅助触点，也可以行程开关等等器件，所以可以读取机械保持的断路器的位置信号。
上行帧：11 02 05 CD 6B B2 0E 1B 1B BD
11为从机地址（1byte），地址号17；
02为功能码（1byte），读离散输入状态；
05为数据区字节数（1byte），5个字节；
CD 6B B2 0E 1B为数据（5byte），此次解析第二个数据（6B），6B转为二进制序列为01101011，从低位到高位读，每一位对应一个断路器的状态，0为分，1为合。
综上数据段中的6B，表示28号断路器合位、29号合位、30号分位、31号合位、32号分位、33号合位、34号合位、35号分位；
1BBD为CRC码（2byte）。
释义：上送来自17号从机的断路器状态，其数据字节数为5，信息为20号断路器合位、21号分位、22号合位、23号合位、24号分位、25号分位、26号合位、27号合位……
C、03号命令
下行帧：11 03 00 6B 00 03 FF 8C
11为从机地址（1byte），地址号17；
03为功能码（1byte），读保持寄存器；
006B为寄存器起始地址（2byte），起始地址107；
0003为数据数量（2byte），3个模拟量;
FF 8C为CRC码（2byte）。
下面开始报文分析：
下行帧：11 04 00 00 00 01 5A 33
11为从机地址（1byte），地址号17；
04为功能码（1byte），读输入寄存器；
0000为事件交换字地址（2byte），地址号0；
0001为SOE读指针地址（2byte），地址号1；
5A33为CRC码（2byte）
释义：询问17号从机的事件交换字及当前SOE指针位置。
上行帧：11 04 04 00 02 00 2e 5A AA
11为从机地址（1byte），地址号17；
04为功能码（1byte），读输入寄存器；
04为数据区字节数（1byte），4个字节；
0002为事件交换字（2byte），表示有2个SOE数据滞留在SOE缓冲区内；
002e为当前指针位置（2byte），表示指针移动到46的位置；
5AAA为CRC码（2byte）。
释义：17号从机回应主机：事件交换字为2，当前SOE指针位置为46。
下行帧：11 04 01 00 00 10 AA F2
11为从机地址（1byte），地址号17；
04为功能码（1byte），读输入寄存器；
0100为指针46位置对应的地址，地址号256；
0010为数据占用寄存器个数，16个；
AAF2为CRC码（2byte）。
释义：读取17号从机的以256为起始地址的SOE数据，共16个寄存器。
上行帧：11 04 20 02 01 09 02 0B 0C 0E 0D 01 02 00 02 00 01 00 0001 03 09 02 0C 0B 09 0F 03 14 00 04 01 01 00 00 2E 7D
11为从机地址（1byte），地址号17；
04为功能码（1byte），读输入寄存器；
20为数据区字节数（1byte），32字节；
02 01 09 02 0B 0C 0E 0D 01 02 00 02 00 01 00 00为组SOE数据，其中尾部的四个字节00 01 00 00为备用数据，无任何意义。个字节为SOE类型，第二个字节为SOE的源，随后8个字节为时标，而后两个字节为SOE的测点。
表示2009年2月11日12点14分13秒25.8毫秒2号开关手动分闸。
01 03 09 02 0C 0B 09 0F 03 14 00 04 01 01 00 00 为第二组SOE数据，其中尾部的四个字节01 01 00 00为备用数据，无任何意义。个字节为SOE类型，第二个字节为SOE的源，随后8个字节为时标，而后两个字节为SOE的测点。
表示2009年2月12日11点9分15秒78.8毫秒4号开关通讯合闸。
2E7D为CRC码。
释义：17从机上送32字节的SOE数据：2009年2月11日12点14分13秒25.8毫秒2号开关手动分闸；2009年2月12日11点9分15秒78.8毫秒4号开关通讯合闸。
E、05号命令
下行帧：11 05 00 AC FF 00 F3 F6
11为从机地址（1byte），地址号17；
01为功能码（1byte），写单个线圈；
00AC为下置的寄存器地址（2byte），寄存器地址号为172；
FF00为下置的数据；
F3F6为CRC码（2byte）。
释义：合上17号从机的173号开关。
备注：开关的分闸命令为0x00，合闸命令为FF00，其余数值均为非法。
上行帧：11 05 00 AC FF 00 F3 F6
此帧*重复下行帧的命令，相当于确认命令已执行。
释义：17号从机的173号开关已合闸。
F、06号命令
下行帧：11 06 00 01 00 32 79 B9
11为从机地址（1byte），地址号17；
06为功能码（1byte），写单个保持寄存器；
0001为下置的寄存器地址（2byte），寄存器地址号为1；
0032为下置的数据，数据为50；
79B9为CRC码（2byte）。
释义：将17号从机里地址为1的保持寄存器中数据置为50。此条数据可以是将18号从机的第2号变频器的输出频率置为50HZ。
上行帧：11 06 00 01 00 32 79 B9
释义：表示置位成功，即17号从机的第2号变频器的输出频率已置为50HZ。
G、15号命令
下行帧：110F 00 13 00 02 01 01 98 9B
11为从机地址（1byte），地址号17；
0F为功能码（1byte），写多个线圈；
0013为起始地址（2byte），起始地址为19；
0002为强置个数（2byte），个数为2；
01为强置字节数（1byte），1个字节；
01为强置数据（1byte），强置数据为0001，由于强置个数为2个，所以与第二位无效；
989B为CRC码（2byte）。
释义：合上17号从机的20号开关，分开其21号开关。此命令可以作消防联动，将风柜出风口阀门配置21号开关，防排烟风机的启动开关配置为20号开关，可组成的消防联动。
上行帧：11 0F 00 13 00 02 5F 27
11为从机地址（1byte），地址号17；
0F为功能码（1byte），写多个线圈；
0013为起始地址（2byte），起始地址为19；
0002为强置个数（2byte），个数为2；
5F23为CRC码（2byte）。
释义：已合上17号从机的20号开关，已分开其21号开关。
H、16号命令
设系统时间地址为10000～10004。
下行帧：11 10 27 10 00 05 0A 07 D2 0A 09 00 0C 0E 0D 00 00 DD D5
11为从机地址（1byte），地址号17；
10为功能码（1byte），写多个保持寄存器；
2710为起始地址（2byte），起始地址为10000；
0005为写寄存器个数，占用5个寄存器；
0A为数据区字节数，10个字节；
07 D2 0A 09 00 0C 0E 0D 00 00为数据（10byte），表示2002年9月10日12点14分13秒0毫秒；
DDD5为CRC码（2byte）。
释义：将系统时间置为2002年9月10日12点14分13秒0毫秒。
上行帧：11 10 27 10 00 05 EB 09
11为从机地址（1byte），地址号17；
10为功能码（1byte），写多个保持寄存器；
2710为起始地址（2byte），起始地址为10000；
0005为写寄存器个数，占用5个寄存器；
EB09为CRC码（2byte）。
下面来简要说明一下这种物理层的校验方式：
1、当通信开始时，信号线为空闲（逻辑1），当检测到由1跳变至0时，开始“接收时钟”计数。
2、当计到8个时钟时，对输入信号进行检测，若依旧为低电平，则确认此跳变信号为“起始位（B）”信号（逻辑0），而不是干扰信号。
3、当接收端检测到起始位后，隔16个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D0位数据。
4、再隔16个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D1位数据，直到全部数据位都输入完毕。
注意：在发送时，顺序为LSB发至MSB，即由低往高发。如图中所示，其数据是45H=0100 0101，但其发送顺序是1010 0010，切莫倒置。
5、接收奇偶校验位。
6、当接收完规定的数据位个数和校验位后，通信接口电路希望收到停止位S（逻辑1），若此时未收到逻辑1，说明出现了错误，在状态寄存器中置“帧错误”标志。若没有错误，对全部数据进行奇偶校验，校验无错误时，把数据位从移位寄存器送入数据输入寄存器，若校验错误，在状态寄存器中置奇偶错误标志。
还是以上图数据45H为例，说明一下奇偶校验。45H的二进制序列为0100 0101。
如果采用奇校验，奇偶校验位就是0。这样才能保证发送出去的数据“1”的个数为奇数，本例中数据中“1”个数为3，所以奇偶校验位就是0。
如果采用偶校验，奇偶校验位就是1，这样才能保证发送出去的数据“1”的个数为偶数，本例中数据中“1”个数为3，所以奇偶校验位就是1，这样数据中就有了4个“1”，这样才能满足偶校验。
7、本帧信息接收完毕，把线路上的高电平作为空闲位。
备注：本段文字中提到的时钟，是指时钟周期，是晶振频率的倒数。它是计算机中最基本，最小的时间单位。
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刘经理 | 无锡易尔昌智能科技有限公司]
