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一、引言

Modbus协议是工业自动化领域应用最为广泛的通信协议之一，它具有简单、高效、可靠等优点。Modbus协议主要分为Modbus-RTU和Modbus-TCP两种传输模式。随着我国工业自动化领域的不断发展，Modbus协议在工业控制系统中扮演着越来越重要的角色。本文将从源码角度深入剖析Modbus协议，帮助读者了解其核心机制。

二、Modbus协议概述

1.Modbus协议发展历程

Modbus协议最初由Modicon公司于1979年提出，用于实现Modicon可编程逻辑控制器（PLC）与外部设备之间的通信。经过多年的发展，Modbus协议逐渐成为工业自动化领域的标准通信协议之一。

2.Modbus协议特点

（1）简单易用：Modbus协议的帧格式和命令格式简单，易于实现和应用。

（2）高效可靠：Modbus协议采用请求-响应机制，保证了通信的可靠性。

（3）适用性强：Modbus协议支持多种传输模式，如Modbus-RTU和Modbus-TCP。

三、Modbus协议源码分析

1.Modbus协议帧格式

Modbus协议帧格式主要由以下几个部分组成：

（1）起始字节：0x7E（Modbus-RTU）或0xAA（Modbus-TCP）。

（2）地址字节：从站地址。

（3）功能码：表示要执行的操作。

（4）数据字节：操作数据。

（5）校验和：用于校验数据的完整性。

2.Modbus协议源码解析

以Modbus-RTU为例，以下是Modbus协议的源码实现部分：

`c

define MODBUSSTARTBYTE 0x7E

define MODBUS_ADDRESS 0x01

define MODBUSFUNCTIONCODEREADCOILS 0x01

uint8t modbusframe[] = { MODBUSSTARTBYTE, MODBUSADDRESS, MODBUSFUNCTIONCODEREADCOILS, // ... 数据部分 ... MODBUSSTART_BYTE + 8 };

// 发送Modbus帧 void sendmodbusframe(uint8_t* frame) { // 发送帧的代码实现 }

// 接收Modbus帧 uint8t* receivemodbus_frame(void) { // 接收帧的代码实现 }

// 解析Modbus帧 uint8t parsemodbusframe(uint8t* frame) { if (frame[0] != MODBUSSTARTBYTE) { return 0; // 非法帧 }

// ... 解析地址、功能码、数据部分 ...
return 1; // 解析成功

} `

在上述代码中，modbus_frame数组定义了Modbus帧的格式。send_modbus_frame函数用于发送Modbus帧，receive_modbus_frame函数用于接收Modbus帧，parse_modbus_frame函数用于解析Modbus帧。

3.Modbus协议实现细节

（1）校验和计算：Modbus协议的校验和采用简单的加和方式计算，即所有字节的加和，然后取反。

（2）功能码解析：Modbus协议的功能码用于指示要执行的操作，如读取线圈状态、读取保持寄存器等。

四、总结

本文从源码角度分析了Modbus协议的核心机制，包括Modbus协议帧格式、源码实现等。通过对Modbus协议源码的剖析，有助于读者更好地理解Modbus协议的原理和应用。在实际应用中，可以根据具体需求对Modbus协议进行扩展和优化，以满足不同场景的通信需求。