ModBus通信協議
1 1. 主從(cong) 模式

RS-485上的軟件層協議ModBus主要依賴於(yu) 主從(cong) 模式。主從(cong) 模式是指在半雙工通訊方式上，2個(ge) 或者2個(ge) 以上的設備組成的通訊係統中： 
 
(1) 至少且隻有一個(ge) 主機，其他的都是從(cong) 機
(2) 不管任何時候，從(cong) 機都不能主動向主機發送數據
(3) 主機具有訪問從(cong) 機的權限，從(cong) 機不可以主動訪問從(cong) 機，任何一次數據交換，都要由主機發起
(4)不管是主機還是從(cong) 機，係統一旦上電，都要把自己置於(yu) 接收狀態(或者稱為(wei) 監聽狀態)
主從(cong) 機的數據交互，需要：
a. 主機將自己轉為(wei) 發送狀態
b. 主機按照預先約定的格式發出尋址數據幀。
所謂的約定，可是主機開發者和從(cong) 機開發者約定好的規約，好，例如主機要通過從(cong) 機控製接在從(cong) 機的電機，主機要啟動電機就往從(cong) 機發0x1，停止電機就往從(cong) 機發0x2。這就是一種預
先約定好的格式，但是這樣做，互換性、兼容性、通用性差，例如其他公司是約定發送0x03讓電機轉動，發0x04讓電機停止。導致不同廠家的主機、從(cong) 機不能相互通訊。用戶需要的，就像網絡操作，隻要接入有網的網線那麽(me) 計算機都能上網。
所以說，我們(men) 需要一種大家都共同遵循的規則(可以是ModBus，也可以是TCP/IP等上層協議)，這種大家認可，共同遵循的軟件層協議。軟件層協議主要是解決(jue) 如何解析傳(chuan) 輸的數據，即傳(chuan) 輸的目的或者更加可靠的傳(chuan) 輸數據。
半雙工通訊中，都是主機尋找從(cong) 機，主機的目的無非有: 主機要發數據給從(cong) 機，或者主機要從(cong) 從(cong) 機中獲取數據。
c. 主機恢複自身的接收狀態
主機等待自身所尋址的從(cong) 機作回應，也就是說從(cong) 機接收到主機的尋址命令、數據後一定要回應主機，不然主機會(hui) 認為(wei) 從(cong) 機通訊異常。回應數據包也是要按照ModBus協議規約(其實不局限ModBus，像TCP/IP也需要回應是吧！~)
2. ModBus通訊協議

通俗點來講，ModBus規約了起停電機，主機要分別發送什麽(me) 命令給從(cong) 機。ModBus規定主從(cong) 機之間數據的交互，需要遵循什麽(me) 樣的格式，如何保證數據在傳(chuan) 輸過程中不發生衝(chong) 突。隻要都遵循這個(ge) 協議，那麽(me) 不同廠家的主從(cong) 機就可以共用了。
ModBus一般是工作在一主多從(cong) 的場景，還是這個(ge) 圖： 
 
主機和從(cong) 機之間的連線不一定是非要485來作為(wei) 載體(ti) ，也可以是IIC，SPI。因為(wei) ModBus是軟件層的協議，它既可以規約485硬件接線方式，也可以規約其他硬件接線方式。很多資料會(hui) 寫(xie) ”基於(yu) RS-485的ModBus通訊協議”，意思是底層的0、1數據是通過RS-485方式去傳(chuan) 輸的，0、1的意義(yi) 則是通過ModBus去解析的。強調，硬件協議可以確保數據得以傳(chuan) 輸出去，軟件協議保障數據的有序傳(chuan) 輸，數據不會(hui) 發生衝(chong) 突。
ModBus規定：
(1) 主從(cong) 模式
有的協議規定是多主模式，意思是係統中的設備都是主機，它們(men) 並沒有主從(cong) 之分，任何時刻，誰想發送數據都可以往總線上發送，例如網絡通信、CAN總線通訊，自然它們(men) 自有一套防止數據衝(chong) 突機製，485由於(yu) 不具備衝(chong) 突檢測的硬件機製，所以它必須遵循主從(cong) 模式。主從(cong) 模式的原則是，整個(ge) 係統隻能有一個(ge) 主機，每一個(ge) 從(cong) 機都必須有一個(ge) 唯一的地址
(2) 從(cong) 機的地址是作為(wei) 每個(ge) 從(cong) 機的唯一標識。地址取值是0-247，0號地址表示廣播地址，廣播地址由主機保留，當主機向0號地址發數據包的時候，每一個(ge) 從(cong) 機設備都會(hui) 收到數據包。也就是說，當主機發出的尋址幀的地址是0的時候，所有從(cong) 機都要執行主機要求的動作。按理說，從(cong) 機收到主機的尋址幀之後，是要做出應答包的，但是現在是0號地址，也就是要回的話每台從(cong) 機都要回，那麽(me) 肯定會(hui) 造成RS-485通訊線上的數據混亂(luan) ，因此所有從(cong) 機在主機發0號地址時候不予返回數據包應答。
從(cong) 機的地址有兩(liang) 個(ge) 作用
a. 主機向目標從(cong) 機發尋址幀時其地址部分為(wei) 從(cong) 機地址，這樣主機才可以檢索到目標從(cong) 機
b. 對於(yu) 主機的目標從(cong) 機，當收到主機發來的非0地址時，要做出數據包應答，假設從(cong) 機要返回數據包給主機，自然是要把數據包放到RS-485總線上，因為(wei) 每台從(cong) 機，其物理連線是在一起的，所以這就會(hui) 造成其他從(cong) 機認為(wei) 數據是要發送給它的現象，所以在從(cong) 機回複主機的數據包中，加上從(cong) 機自身的地址，那麽(me) 其他從(cong) 機讀取到這個(ge) 地址值跟自己的地址不相同，就不會(hui) 去響應了。
(3) ModBus數據包的格式
主機要尋找某台從(cong) 機，需要發出相應格式的信息，這就需要談到ModBus的兩(liang) 種傳(chuan) 輸方式:
a. RTU傳(chuan) 輸方式
RTU實際上也成為(wei) 二進製方式。假設主機要發送0x23，那就是發送0010 0011，按照485通訊協議，先發高位，即1100 0100。前後分別加上起始、停止位: “起始位 1100 0100 停止位”共10位數據
b. ASC傳(chuan) 輸方式
同樣要發送0x23，它是十六進製數，會(hui) 將其拆成十位的’2’和個(ge) 位的’3’，將它們(men) 的asc碼依次發出去，’0’的asc碼是0x32，’3’的asc是0x33，轉為(wei) 二進製為(wei) 0011 0010和0011 0011，同樣要加上停止、起始位，共20位數據
很明顯，asc傳(chuan) 輸方式比較低，但是由於(yu) 它傳(chuan) 輸的是asc碼，所以可以利用一些串口終端將其數值打印出來。

特別提醒，RS-485硬件協議決(jue) 定，對於(yu) 每一個(ge) 字節數據的傳(chuan) 輸是先發高位，再發地位，所以假設數組u8型數組revArr[2]存放著接收到的數據，那麽(me) 接收端解析數據應該是u16型data = revArr[0] * 256 + revArr[1]。