Modbus網(wǎng)關(guān)模塊到底是什么？Modbus網(wǎng)關(guān)就是將一種Modbus協(xié)議幀轉(zhuǎn)換為其他物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)傳協(xié)議幀的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
比如將Modbus RTU的數(shù)據(jù)與Modbus TCP數(shù)據(jù)進行相互轉(zhuǎn)換；也可將主機請求與從機響應(yīng)進行應(yīng)用開發(fā)以提升協(xié)議轉(zhuǎn)換的效率；比如處理多主機請求的多主機網(wǎng)關(guān)，提升多主機請求響應(yīng)效率的存儲型網(wǎng)關(guān)，代替主機發(fā)起Modbus請求的主動上報。網(wǎng)關(guān)設(shè)備處于Modbus網(wǎng)關(guān)模式是為了保證Modbus轉(zhuǎn)換效率對非Modbus數(shù)據(jù)進行遺棄，防止對串口總線產(chǎn)生干擾。
Modbus協(xié)議是一項應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP三種報文類型，每種類型的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)有所不同。以下是對這三種數(shù)據(jù)幀的詳細(xì)解析：
Modbus ASCII數(shù)據(jù)幀使用ASCII字符進行數(shù)據(jù)傳輸，每個字節(jié)的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為兩個ASCII字符。這種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)主要用于串行通信，如通過RS232或RS485接口進行通信。
起始符：通常使用冒號（:）作為起始符，表示一個數(shù)據(jù)幀的開始。
設(shè)備地址：表示接收數(shù)據(jù)的從設(shè)備的地址，通常為一個兩位的十六進制數(shù)。
功能碼：表示主站想要對從站進行的操作類型，如讀、寫等。功能碼為一個字節(jié)的十六進制數(shù)。
數(shù)據(jù)：根據(jù)功能碼的不同，數(shù)據(jù)部分的內(nèi)容也會有所不同。例如，如果是讀操作，數(shù)據(jù)部分可能包含起始地址和讀取的數(shù)據(jù)長度等信息；如果是寫操作，數(shù)據(jù)部分則可能包含起始地址、要寫入的數(shù)據(jù)等信息。
結(jié)束符：通常使用回車（CR）和換行（LF）字符作為結(jié)束符，表示一個數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。
校驗：雖然ASCII數(shù)據(jù)幀本身沒有明確的校驗字段，但可以通過計算數(shù)據(jù)幀中所有字符的ASCII碼之和（或其他校驗方法）來進行簡單的錯誤檢測。
Modbus RTU數(shù)據(jù)幀主要用于串行通信，如通過RS485接口進行通信。與ASCII數(shù)據(jù)幀相比，RTU數(shù)據(jù)幀使用了更緊湊的二進制格式，并且包含了CRC校驗碼來確保數(shù)據(jù)的完整性。
地址域：即主站要訪問的從站地址，其范圍為0~247。
功能碼：與ASCII數(shù)據(jù)幀相同，表示主站想要對從站進行的操作類型。
數(shù)據(jù)：根據(jù)功能碼的不同，數(shù)據(jù)部分的內(nèi)容也會有所不同。
CRC校驗：為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，Modbus RTU協(xié)議會在數(shù)據(jù)幀最后面加上兩個字節(jié)的CRC校驗碼。接收方可以通過計算接收到的數(shù)據(jù)幀的CRC校驗碼并與發(fā)送方的CRC校驗碼進行比較來檢測數(shù)據(jù)是否在傳輸過程中發(fā)生了錯誤。
Modbus TCP數(shù)據(jù)幀是基于以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的Modbus協(xié)議變種，主要用于網(wǎng)絡(luò)通信。與ASCII和RTU數(shù)據(jù)幀相比，TCP數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，并且包含了更多的字段。
MBAP報文頭：MBAP為報文頭，長度為7字節(jié)，組成如下：
事務(wù)處理標(biāo)識：可以理解為報文的序列號，一般每次通信之后就要加1以區(qū)別不同的通信數(shù)據(jù)報文。
Modbus協(xié)議標(biāo)識：用于標(biāo)識所使用的Modbus協(xié)議版本。
長度：表示接下來的數(shù)據(jù)長度（PDU）的單位為字節(jié)。
單元標(biāo)識符：用于標(biāo)識從設(shè)備的地址或單元。
PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）：由功能碼和數(shù)據(jù)組成。功能碼為1字節(jié)，數(shù)據(jù)長度不定，由具體功能決定。
功能碼：與ASCII和RTU數(shù)據(jù)幀相同，表示主站想要對從站進行的操作類型。
數(shù)據(jù)：根據(jù)功能碼的不同，數(shù)據(jù)部分的內(nèi)容也會有所不同。例如，讀操作可能包含起始地址和讀取的數(shù)據(jù)長度等信息；寫操作則可能包含起始地址、要寫入的數(shù)據(jù)等信息。
綜上所述，Modbus協(xié)議的三種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)各有特點，適用于不同的通信場景和需求。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的通信環(huán)境和設(shè)備要求來選擇合適的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)。
三、modbus協(xié)議三種數(shù)據(jù)幀的差異
Modbus協(xié)議定義了一個與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）由功能碼（1Bit）+數(shù)據(jù)（n Bit）組成；
Modbus RTU數(shù)據(jù)幀：采用16進制進行編碼，包含地址域（1Bit）+PDU+CRC校驗（2Bit）；
Modbus TCP數(shù)據(jù)幀：采用16進制進行編碼，包含事務(wù)處理標(biāo)識符（2Bit）+協(xié)議標(biāo)識（00 00：2字節(jié)，表示Modbus RTU協(xié)議）+長度（2Bit）+地址域（1Bit）+PDU；
Modbus ASCII數(shù)據(jù)幀：采用ASCII進行編碼，包含起始符（‘:’）+地址碼（2 Bit）+數(shù)據(jù)（0到2*255 Bit）+ LRC校驗（2Bit）+換行符（CR,LF）
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