5分钟掌握MODBUS报文：从帧结构到实战调试全解析
一、MODBUS RTU的基本结构
MODBUS RTU报文由 设备地址 + 功能码 + 数据 + CRC校验 组成，用16进制表示。
01 设备地址
MODBUS设备地址范围1-247，0是广播地址。
02 功能码
其中最常使用的是前四个功能码，01读取线圈，02读取离散输入，03读取保持寄存器，04读取输入寄存器。在实际工程应用中，像阀门、传感器使用表较多，阀门涉及到控制会使用到功能码01,；涉及到开关到位，故障等反馈就会使用到功能码02；像采集液位，流量，压力等传感器数据会使用到功能码03。
03 数据址
Modbus数据一般是以16进制反馈，以字节形式响应数据量及其存储内容；响应的内容以一个字节为单位，比如00代表一个字节，00 00代表两个字节的数据即一个保持寄存器；一个保持寄存器代表两个字节，如果是32位浮点数的数值则占用两个保持寄存器。在01,02功能码的反馈中，数据量就比较小，以位为单位计算占用的字节数量，如果是8位以下则响应1个字节，以此类推。
04 CRC校验
CRC校验的核心目的是检测数据传输过程中是否出错（如干扰、丢包、篡改）。就像快递包裹的“防伪码”，接收方通过重新计算CRC，验证数据是否完整。MODBUS使用 CRC-16校验算法；具体算法可以使用在线CRC计算器来完成，输入站地址+功能码+起始地址+数据，选择算法CRC-16/MODBUS，进制设置为16进制HEX，在得出的结果中，将其反转得到最终的校验码。比如计算结果为0A84，交换高低位字节得到 84 0A为最终校验码。
二 MODBUS RTU地址类型
MODBUS有4种数据类型，对应不同地址范围：
三 MODBUS 起始地址
MODBUS协议规定：所有地址在报文中均以“偏移量0”表示，与文档中的地址（如40001）相差一个固定偏移。
例如：
关键规则：
文档中的地址（如40001） 转换为报文中的起始地址时，需减去偏移量。
例如：40001 → 40001 - 40001 = 0 → 报文中的地址为 00 00。
30001 → 30001 - 30001 = 0 → 报文中的地址为 00 00。
四 Modbus报文解读
01 设备功能码01示例解读
示例报文：
主站请求：01 01 00 00 00 04 3D C6
含义：读取设备1（01）的线圈地址0（00 00），共读取4个线圈状态（00 04）。
从站响应：01 01 01 05 8D C6
含义：返回设备1（01）的4个线圈状态，二进制值为00000101（即第1、3线圈为ON）。
详细解读如下：
02 功能码02示例解读
示例报文：
主站请求：02 02 00 03 00 03 B8 39
含义：读取设备2（02）的离散输入起始地址3（00 03），共读取3个输入状态。
从站响应：02 02 01 06 38 3D
含义：返回设备2（02）的3个输入状态，二进制值为00000110（由于起始地址00 03，也就是起始地址第一位为10004，所以实际上是10005,10006被触发）
详细解读如下：
03 功能码03示例解读
示例报文：
主站请求：03 03 00 0A 00 02 64 3E
含义：读取设备3（03）的保持寄存器地址10（00 0A），共读取2个寄存器。
从站响应：03 03 04 00 64 01 F4 F8 6D
含义：返回设备3（03）的2个寄存器值：0064（100）和01F4（500）。
详细解读如下：
04 功能码04示例解读
示例报文：
主站请求：04 04 00 02 00 01 71 CB
含义：读取设备4（04）的输入寄存器地址2（00 02），共读取1个寄存器。
从站响应：04 04 02 02 58 B9 8B
含义：返回设备4（04）的寄存器值0258（600）。
详细解读如下：
05 错误的反馈信息
错误标志：功能码 + 0x80（如03错误 → 83）。
错误代码：01：非法功能码（不支持的操作）。02：非法数据地址（地址不存在）。03：非法数据值（数据超出范围）。
错误响应示例：
主站请求：01 03 00 FF 00 01 84 0A（非法地址）。
从站响应：01 83 02 00 00（功能码83表示错误，错误码02表示非法地址）。
五 MODBUS测试工具报文读取
01 打开测试软件（这里使用ModScan）
02
软件数据读取
切换到“显示数据”，设置为二进制，方便读取相应线圈的状态及实际地址。
在这里切换到“显示流量”，设置为2进制，方便读取报文内容。
这里以读取线圈为例，读取寄存器和读取离散输入类似，这里就不在详细解释。
2025年04月
