关于 Modbus协议调试，你会吗？

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Modbus协议采用主从式通信，日常使用较多的是Modbus RTU和Modbus TCP/IP两种。

比较常用的Modbus通信调试软件有ModScan32和ModSim32。

ModScan32主要用来模拟主设备，它可以发送指令到从设备(使用Modbus协议的智能仪表等设备终端)，从机响应之后，就可以在界面上返回相应寄存器的数据。

ModSim32用来模拟从设备，它可以模拟采用Modbus协议的智能终端。

在和组态软件交互的过程中，咱们的板子或者软件一般作为从设备，为了了解Modbus协议的具体交互过程，我们今天来使用ModScan32软件和串口助手来调试一下Modbus协议。

实现目标

• 熟悉ModScan32软件的使用
• 串口助手模拟从设备与ModScan32软件进行数据交互

素材获取

本文相关软件及Modbus协议手册的获取方式在微信交流群内发布。

测试前提

创建一对虚拟串口供调试使用。

我们这里选择COM4和COM5，使用这一对虚拟串口可以实现，COM4发送的数据可以转发至COM5中，反过来，COM5发送的数据可以转发到COM4中，通过这两个COM口可以实现数据的交互。

ModScan32软件使用教程

ModScan32是一个运行在Windows下，作为在RTU或者ASCII传输模式下的Modbus协议主设备的应用程序。

把一个或多个Modbus从站设备通过串口，调制解调器或者网络连接到电脑上，就可以使用ModScan 读取和修改数据点。

打开软件

双击ModScan32.exe打开软件。

软件界面介绍

窗口右上角有两个计数：

Number of Polls： 表示ModScan32软件发送的数据包个数;

Valid Slave Responses： 表示从设备返回的应答个数。

如果这两个计数都在增加，表明数据通讯正常。

连接串口

首先要对安装Modbus设备的串口通信参数进行配置，连接参数，串口选择串口通信的串口，这里选择上面一对虚拟串口中的COM4。

点击协议选择按钮，在弹出对话框中设置Modbus传输模式，我们选择RTU进行测试。

通信参数设置

通信参数包括：起始地址(Address)、Device Id、寄存器长度(Length)及读取的功能代码。

其中MODBUS Point Type(Modbus数据模型)包括以下四种：

• 01:COIL STATUS：读写开关量类型(DO)，位操作，可用于设定端口输出状态，或者读取该位的输出状态，常用于电磁阀输出、MOSFET输出、LED显示等;
• 02:INPUT STATUS：读开关量类型(DI)，位操作，通过外部设定改变输入状态，可读但是不可写，常用于拨码开关、接近开关等;
• 03:HOLDING REGISTER：保持寄存器，读写WORD类型，字操作，输出参数或者保持参数，控制器运行时被设定的某些参数，可读可写，常用于模拟量输出设定值、PID运行参数、变量阀输出大小、传感器报警上下限等;
• 04:INPUT REGISTER：输入寄存器，读WORD类型，字操作，输入参数，控制器运行时从外部设备获得的参数，可读但是不可写，常用于模拟量输入。

根据硬件说明书选择具体的Modbus数据模型。

连接

点击菜单“连接设置”中的“连接”，弹出的界面中配置好通讯参数之后，点击“确定”，建立连接。

使用串口助手调试

查询

主机ModScan32软件发送读从机线圈寄存器当前状态的指令，从机(串口助手模拟从机)收到的数据为：01 01 00 00 00 64 3D E1

此数据包为读取线圈寄存器的指令，具体含义为：

应答

正常主机发送一个数据包，我们要在一定时间内，发送一个固定格式的数据包作为应答，否则会提示超时“MODBUS Message TIME-OUT”或者接收的应答格式不正确“Received Invalid Response to MODBUS Query”或者提示校验错误“Checksum Error in Response Message”等提示。

正确的应答包如下：

01 01 0D 08 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 AD E5

返回字节数N=读取寄存器数量/8，如果余数不为0，则N=N+1。

此实例中读取寄存器的数量为0x64，即100，100/8=12余4，所以N=12+1，即0x0D 。

返回数据的每一位对应线圈状态，1-ON，0-OFF。

每一字节的数据的最低位代表最低地址的线圈状态，如果不够8位，字节高位填充为0。

主机ModScan32软件收到应答之后，寄存器地址0x0004位置的值被修改为0x01，并且Valid Slave Responses计数+1。

将数据的第一个字节0x08用二进制表示为0b0000 1000，正好第四位为1，跟我们应答返回的内容一致。

同理，如果从机返回数据包：01 01 0D FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 E6 53 ，代表寄存器00001~00008的线圈状态都为ON：

主机设置线圈通断状态

请求

修改地址0001的值为0x01的串口数据为：01 05 00 00 FF 00 8C 3A

MODBUS部分功能码

功能码可以分为位操作和字操作两类。位操作的最小单位为bit，字操作的最小单位为WORD(两个字节)。

由上表可知，主机修改某个寄存器的值的功能码为：0x05，即写单个线圈，写单个线圈的数据包的结构为：

注意：设置某个线圈值为ON的话，该值为0xFF00，设置线圈值为OFF的话，该值为0x0000。

应答

响应跟请求是一样的数据包：01 05 00 00 FF 00 8C 3A

总结

其实直接使用ModSim32软件作为从机，ModScan32软件作为主机，二者进行数据通讯，这样调试起来最便利了。

不过我们做这个演示的目的是了解ModScan32软件的工作过程，如果使用ModSim32软件，看不明白具体工作过程。

使用串口助手的话，对于整个工作的过程比较清晰，也方便我们下一步自己编写Modbus从机软件。

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