随着工业自动化和信息化的快速发展，Modbus协议作为一种广泛应用的工业通信协议，在工业控制系统、智能仪表、数据采集等领域得到了广泛的应用。Modbus协议以其简单、可靠、易于实现的特点，成为了工业通信领域的首选。本文将深入解析Modbus协议，并通过C语言源码剖析，帮助读者更好地理解和实现Modbus通信。

一、Modbus协议简介

Modbus协议是由Modicon公司于1979年开发的一种工业通信协议，主要用于串行通信。它定义了设备之间的通信规则，包括数据格式、传输方式和错误处理等。Modbus协议支持多种通信方式，如Modbus-RTU、Modbus-ASCII、Modbus-TCP等。

Modbus协议的主要特点如下：

1.简单易用：Modbus协议定义了简单的数据格式和通信规则，易于实现和应用。

2.可靠性高：Modbus协议采用CRC校验和超时重传机制，保证了数据传输的可靠性。

3.支持多种通信方式：Modbus协议支持串行和以太网等多种通信方式，适应不同的应用场景。

4.应用广泛：Modbus协议被广泛应用于工业自动化、智能仪表、数据采集等领域。

二、Modbus协议数据格式

Modbus协议的数据格式分为两个部分：事务标识符和功能码。

1.事务标识符：事务标识符用于标识一个Modbus事务，通常由2个字节组成。发送方和接收方通过事务标识符来识别对方发送或接收的数据。

2.功能码：功能码用于标识Modbus事务的功能，如读取寄存器、写入寄存器等。Modbus协议定义了多种功能码，具体如下：

• 01：读取保持寄存器
• 02：读取输入寄存器
• 03：读取离散输入
• 04：读取离散寄存器
• 05：写入单个寄存器
• 06：写入多个寄存器
• 15：写入多个离散寄存器
• 16：读取保持寄存器状态
• 17：报告异常事件

三、C语言源码剖析

以下是一个简单的C语言源码示例，用于实现Modbus-RTU协议的读取保持寄存器功能。

`c

include <stdio.h>

include <stdint.h>

// Modbus RTU 读取保持寄存器帧结构 typedef struct { uint8t slaveaddress; // 从设备地址 uint8t functioncode; // 功能码 uint8t startingaddress; // 起始寄存器地址 uint8t quantityofregisters; // 寄存器数量 uint8t crc[2]; // CRC校验码 } modbusframet;

// CRC校验函数 uint16t crc16(uint8t *data, uint8t length) { uint16t crc = 0xFFFF; for (int i = 0; i < length; i++) { crc ^= data[i]; for (int j = 0; j < 8; j++) { if (crc & 0x0001) { crc >>= 1; crc ^= 0xA001; } else { crc >>= 1; } } } return crc; }

// 发送Modbus RTU帧 void sendmodbusframe(modbusframet *frame) { uint8t framelength = sizeof(modbusframet) - 2; uint8t data[256]; uint8t data_length = 0;

// 复制帧数据
memcpy(data, frame, frame_length);
// 计算CRC校验码
frame->crc[0] = (crc16(data, frame_length) & 0xFF00) >> 8;
frame->crc[1] = crc16(data, frame_length) & 0xFF;
// 发送帧数据
for (int i = 0; i < frame_length + 2; i++) {
    printf("%02X ", data[i]);
}
printf("\n");

}

int main() { modbusframet frame;

// 初始化帧数据
frame.slave_address = 0x01;
frame.function_code = 0x01;
frame.starting_address = 0x00;
frame.quantity_of_registers = 0x01;
// 发送Modbus RTU帧
send_modbus_frame(&frame);
return 0;

} `

在上面的代码中，我们定义了一个modbus_frame_t结构体，用于表示Modbus RTU协议的帧结构。我们实现了CRC校验函数crc16，用于计算帧数据的CRC校验码。send_modbus_frame函数用于发送Modbus RTU帧。

四、总结

本文对Modbus协议进行了深入解析，并通过C语言源码剖析，展示了如何实现Modbus RTU协议的读取保持寄存器功能。通过学习和掌握Modbus协议和C语言源码，读者可以更好地理解和应用Modbus通信，为工业自动化和信息化的建设贡献力量。