ModbusTCP协议及通信报文解读
1、modbus协议设计思想
modbus设备使用主从（客户端-服务器）技术进行通信，其中只有一个设备（主设备/客户端）可以启动事务（称为查询）。其他设备（从设备/服务器）通过向主设备提供请求的数据或采取查询中请求的操作进行响应。从设备是任何外围设备（i/o转换器、阀门、网络驱动器或其他测量设备），它处理信息并使用modbus将其输出发送到主设备。
主机可以寻址单个从机，也可以向所有从机发起广播消息。从属服务器会返回对单独发送给它们的所有查询的响应，但不会响应广播查询。从属服务器不会自己启动消息，它们只响应来自主服务器的查询。
主查询将包括一个从地址（或广播地址）、一个定义所请求操作的功能代码、任何所需数据和一个错误检查字段。从机的响应由确认所采取的操作、要返回的任何数据和错误检查字段组成。
请注意，查询和响应都包括设备地址、功能代码、适用数据和错误检查字段。如果没有发生错误，则从设备的响应包含所请求的数据。如果收到的查询中出现错误，或者从设备无法执行请求的操作，则从设备将返回一条异常消息作为响应。
从机消息帧的错误检查字段允许主机确认消息的内容是有效的。传统的modbus消息是串行传输的，奇偶校验也应用于其数据帧中的每个传输字符。
在这一点上，重要的是要区分modbus本身是一个应用协议，因为它定义了组织和解释数据的规则，但仍然只是一个消息传递结构，独立于底层物理层。
2、modbustcp
modbus消息结构是一种应用协议，定义了独立于数据传输介质的数据组织和解释规则。
tcp/ip是指传输控制协议和互联网协议，为modbus tcp/ip消息提供传输介质。
注意:tcp的主要功能是确保所有数据包都被正确接收，tcp/ip只是一个传输协议，并没有定义数据的含义或数据的解释方式,这是应用协议的工作）。
从本质上讲，modbus tcp/ip消息只是封装在以太网tcp/ip封装器中的modbus通信。modbus-tcp将标准modbus数据帧嵌入到tcp帧中，没有modbus校验和，如下图所示。
你一定会奇怪相比串口版本的modbusrtu，为什么没有没有使用modbus错误检查字段校验。
因为tcpip是一种可靠传输，其使用标准以太网tcp/ip链路层校验和方法来保证数据的完整性。
3、报文介绍
还是把这张图拿过来。从图中可以看出，功能代码和数据字段与原始形式一样。
modbus tcp/ip应用数据单元（adu）采用7字节报头（事务标识符+协议标识符+长度字段+单元标识符）和协议数据单元（功能代码+数据）的形式。
mbap标头长7个字节，包括以下字段：
事务/调用标识符（2个字节）：当客户端沿同一tcp连接发送多条消息而不等待先前响应时，此标识字段用于事务配对。
协议标识符（2字节）：此字段对于modbus服务始终为0，其他值保留用于未来扩展。
长度（2字节）：该字段是剩余字段的字节计数，包括单元标识符字节、功能代码字节和数据字段。
单元标识符（1字节）：此字段用于标识位于非tcp/ip网络上的远程服务器（用于串行桥接）。在典型的modbus tcp/ip服务器应用程序中，单元id设置为00或ff，被服务器忽略，并在响应中简单地回显。
完整的modbus tcp/ip应用数据单元嵌入到标准tcp帧的数据字段中，并通过tcp发送到系统端口502，该端口专门为modbus应用保留。
modbus tcp/ip客户端和服务器通过端口502监听和接收modbus数据。
我们可以看到，modbus在以太网上的操作对modbus寄存器/命令结构几乎是透明的。因此，如果您已经熟悉传统modbus的操作，那么您已经非常熟悉modbus tcp/ip的操作。
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主查询将包括一个从地址（或广播地址）、一个定义所请求操作的功能代码、任何所需数据和一个错误检查字段。从机的响应由确认所采取的操作、要返回的任何数据和错误检查字段组成。
请注意，查询和响应都包括设备地址、功能代码、适用数据和错误检查字段。如果没有发生错误，则从设备的响应包含所请求的数据。如果收到的查询中出现错误，或者从设备无法执行请求的操作，则从设备将返回一条异常消息作为响应。
从机消息帧的错误检查字段允许主机确认消息的内容是有效的。传统的modbus消息是串行传输的，奇偶校验也应用于其数据帧中的每个传输字符。
在这一点上，重要的是要区分modbus本身是一个应用协议，因为它定义了组织和解释数据的规则，但仍然只是一个消息传递结构，独立于底层物理层。
2、modbustcp
modbus消息结构是一种应用协议，定义了独立于数据传输介质的数据组织和解释规则。
tcp/ip是指传输控制协议和互联网协议，为modbus tcp/ip消息提供传输介质。
注意:tcp的主要功能是确保所有数据包都被正确接收，tcp/ip只是一个传输协议，并没有定义数据的含义或数据的解释方式,这是应用协议的工作）。
从本质上讲，modbus tcp/ip消息只是封装在以太网tcp/ip封装器中的modbus通信。modbus-tcp将标准modbus数据帧嵌入到tcp帧中，没有modbus校验和，如下图所示。
你一定会奇怪相比串口版本的modbusrtu，为什么没有没有使用modbus错误检查字段校验。
因为tcpip是一种可靠传输，其使用标准以太网tcp/ip链路层校验和方法来保证数据的完整性。
3、报文介绍
还是把这张图拿过来。从图中可以看出，功能代码和数据字段与原始形式一样。
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mbap标头长7个字节，包括以下字段：
事务/调用标识符（2个字节）：当客户端沿同一tcp连接发送多条消息而不等待先前响应时，此标识字段用于事务配对。
协议标识符（2字节）：此字段对于modbus服务始终为0，其他值保留用于未来扩展。
长度（2字节）：该字段是剩余字段的字节计数，包括单元标识符字节、功能代码字节和数据字段。
单元标识符（1字节）：此字段用于标识位于非tcp/ip网络上的远程服务器（用于串行桥接）。在典型的modbus tcp/ip服务器应用程序中，单元id设置为00或ff，被服务器忽略，并在响应中简单地回显。
完整的modbus tcp/ip应用数据单元嵌入到标准tcp帧的数据字段中，并通过tcp发送到系统端口502，该端口专门为modbus应用保留。
modbus tcp/ip客户端和服务器通过端口502监听和接收modbus数据。
我们可以看到，modbus在以太网上的操作对modbus寄存器/命令结构几乎是透明的。因此，如果您已经熟悉传统modbus的操作，那么您已经非常熟悉modbus tcp/ip的操作。
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