Modbus RTU 与 Modbus TCP 简易指南
一、物理层与电气特性
Modbus RTU
物理接口：EIA-485（最常用）、EIA-232、EIA-422
RS-485 特性：
差分信号（A/B 线），抗共模干扰能力强
半双工（同一时刻只能发或收）
点对多点：理论 32 个单元负载（使用 1/4 负载芯片可达 128 个）
最大传输距离：1200 米（9600bps 时）
终端电阻：首尾两端需加 120Ω 匹配电阻，防止信号反射
RS-232 特性：
单端信号，干扰敏感
点对点（一发一收）
最大距离：15 米
线缆与连接器：
屏蔽双绞线（STP）推荐
常用 9 针 D-sub（DB9）或接线端子
信号定义：A（Data+）/ B（Data-）/ GND（参考地）
Modbus TCP
物理接口：以太网（10Base-T、100Base-TX、1000Base-T）
连接器：RJ45（8P8C）
线缆：Cat5e / Cat6 非屏蔽或屏蔽双绞线
拓扑结构：星型（通过以太网交换机）
传输距离：单段 100 米（铜缆），通过光纤或交换机级联可无限扩展
网络特性：
全双工（可同时收发）
支持 VLAN、QoS、链路聚合
支持无线（Wi-Fi、4G/5G）和长距离光纤
二、数据链路层与帧格式详解
Modbus RTU 帧结构（二进制，十六进制表示）
| 字段 | 长度 | 说明 |
|---|---|---|
| 起始 | ≥3.5 字符静默时间 | 帧分隔符，非显式字节 |
| 地址域 | 1 字节 | 0 = 广播，1-247 = 从站地址 |
| 功能码 | 1 字节 | 1-127 为公共功能码，128-255 为错误响应 |
| 数据域 | N 字节 | 随功能码变化（寄存器地址、数量、写入值等） |
| CRC 校验 | 2 字节 | 循环冗余校验，低字节在前（小端） |
| 结束 | ≥3.5 字符静默时间 | 帧结束标志 |
示例：读取 1 号从站，从 0x0000 开始读 2 个保持寄存器
01 03 00 00 00 02 C4 0B │ │ │ │ └─────┘ CRC: 0x0BC4 │ │ │ └── 数量: 2 (0x0002) │ │