同学们好，我是上海中域的小域老师，今天带大家认识一下Modbus通信协议的相关概念。

大家知道什么是通信协议吗？通过一个例子给大家介绍。

假设小帅和小美一见钟情，他们想要互相表达爱意。

但是小帅只会中文，小美只会英文，双方说的话对方根本听不懂。小美又想感受中文丰富的词汇量，于是就下定决心跟着小帅苦学中文。

当他们两人决定使用中文进行交流时，他们就达成了一种“通信协议”。

在工业中也一样，硬件通信接口建立后，在进行数据传输的仪表之间需要约定一个数据协议，让接收端能够解析接收的数据，这便是“通信协议”的概念。

在早期的工业自动化系统中，各个设备和系统之间往往采用专有的通信协议，导致系统集成和维护的复杂性增加。为了解决这个问题，工业自动化行业急需一种通用的、标准化的通信协议，以实现不同设备和系统之间的互操作性。在这样的背景下，Modbus通信协议应运而生。

1979年，Modbus通信协议由Modicon公司提出，由于Modbus协议具有通用性强、易于实现和成本较低等优点，迅速得到了广泛的接受和应用，成为工业自动化领域的通信标准之一，是迄今为止最受欢迎的自动化控制采集协议。

Modbus是一种串{行:xing2}通信协议，它采用主/从架构进行通信。

在这种架构中，一个主设备可以发起通信请求，而从设备则负责响应这些请求并返回相应的数据。

我们通过一个视频来了解一下Modbus协议的通信过程。主机首先向网络中发出带有设备地址、功能码、寄存器地址以及数据值的数据包，每个从设备会将数据包中的设备地址与自己的设备地址对比，如果地址相同，则接收该数据包并向主设备返回带有状态字和数据的响应报文，如果设备地址与自己的地址不同，那么就将该次数据包丢弃，这就是Modbus协议的通信过程。

那么刚才提到的设备地址、功能码、寄存器地址分别是什么呢？我们依次来解读一下。

设备地址，指的是从机的设备地址，用来区分各从机，该地址不可相同，否则将无法准确区分。

寄存器表示数据在从设备中的存储位置，寄存器对应的地址就是寄存器地址，当主机问询时，将寄存器的数据封装成Modbus协议回复给主机。由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存的读/写操作完成为止。

存储区，表示数据映射的不同存储区，通常有四种，包括输出线圈、输入线圈、输入寄存器和保持寄存器，每种寄存器都有其特定的用途和特性，可具体参考这个表格。

功能码，定义了主设备对从设备要执行的操作。

Modbus通信协议同时规定了二十几种功能码，这些功能码相当于打开各种类型寄存器大门的钥匙，只有主机发送的Modbus报文中包含寄存器对应的功能码，从机的寄存器数据才允许被读取或者写入修改。

这里列举了常用的八种功能码及对应的功能说明。

在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，单位时间内通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率，单位bps。常用的波特率有4800、9600等，波特率是数据传输的脉搏。

Modbus通信协议作为迄今为止最受欢迎的自动化控制采集协议之一，其应用场景是非常广泛的。

在工厂自动化中，Modbus可以实现各种设备如PLC、传感器、变频器、电机驱动器、控制器等之间的数据交换和通信，在楼宇自动化系统中，Modbus协议主要用作数据采集和控制，如空调系统、电梯控制系统等，在环境监测系统中，Modbus协议可以连接温度、湿度等各种传感器，收集并传输环境数据，用于环境监控和警报系统，在智能交通系统中，Modbus协议用于连接交通信号控制设备和车辆检测器，实现交通流的管理，Modbus协议还可用于物流管理系统，检测温度、湿度、气压等条件，确保货物在运输过程中的安全性，远程监控与管理，Modbus云网关可以将现场设备的实时数据传输到云端或本地数据中心，便于远程监控和数据分析，Modbus协议在工业物联网中作为底层通信协议，可以与其他高级协议如OPC UA结合，实现设备到云的数据传输，随着技术的发展，Modbus的应用场景还在不断扩展。

以上就是本节课的全部内容，我们下节课再见。