第四层：应用层协议之物联网Modbus协议详解
Modbus协议是一种基于请求/应答模式的通信交互过程，其中主机主动发起通信请求，从机则响应主机的请求。在没有收到主机请求的情况下，从机不会主动发送数据，并且从机之间也不会进行通信。
Modbus这个名字中的“Mod”代表莫迪康公司，该公司被施耐德电器收购。而“bus”意为总线，指的是有一个主线，以及连接在主线上的主站和从站。
关于Modbus的分类，它属于应用层协议，依赖于物理层、数据链路层和传输层来传输电流电压、数据帧和数据包。根据所依赖的网络接口层协议的不同，Modbus可以分为以太网通信的Modbus、串口通信的Modbus以及无线通信的Modbus。其中，串口通信的Modbus包括依赖RS232、RS485和RS422等。
Modbus根据其传输模式可以分为Modbus ASCII、Modbus RTU和Modbus TCP/IP。所有设备在Modbus总线上必须使用相同的传输模式。Modbus RTU是一种采用二进制表示数据的紧凑方式，而Modbus ASCII则是一种人类可读的、冗长的表示方式。Modbus TCP/IP则基于TCP/IP协议，用于以太网和互联网通信。
Modbus协议广泛应用于工业控制器、传感器、PLC、HMI、控制面板、驱动程序、动作控制以及输入/输出设备等。一些网关允许在几种使用Modbus协议的总线或网络之间进行通信。
Modbus的网络体系结构包括通用帧格式，包括地址域、功能码、数据和差错校验。其中，地址域标识从机设备地址，功能码表明主机请求数据的类型，数据包含寄存器地址和寄存器数据等，而差错校验则对数据进行冗余校验。
在Modbus RTU格式中，数据以二进制方式进行传输，具有固定的数据帧长度，适用于高速通信和远距离数据传输。而在Modbus ASCII格式中，数据以ASCII码的十六进制表示进行传输，数据帧长度较长，适用于低速通信和短距离数据传输。还有基于以太网的Modbus TCP/IP格式。
在Modbus的应用中，常见的客户端包括HMI、PLC、SCADA系统和工业计算机等，而服务端则包括传感器、执行器、PLC和被控设备等。Modbus协议中的功能码用于指定请求的操作类型，例如读取或写入数据。其中，线圈代表布尔量，寄存器代表字操作。现代Modbus设备通常将这些操作映一块内存区域中。
Modbus还有广播方式，包括单播和广播。单播模式下，从站地址必须唯一，主站通过特定地址访问指定的从站。广播模式则允许主站向所有从站发出请求数据帧。广播通常用于同时对多个从设备进行相同的操作。另外还对RS-232、RS-485和RS-422等通信接口进行了对比。最后介绍了Modbus协议在嵌入式系统、工业自动化设备等领域的应用场景。接下来的文章将介绍MQTT协议等物联网应用层协议的相关内容。参考文章由跃曰原创发布在人人都是产品经理平台上。未经作者许可禁止转载图文来源各自为原创所有若有错误请以实际为准作者观点仅代表本人并非推广科普行业常态并无排他贬低之意仅供参考学习交流请以开放包容的心态看待不同观点与看法共同进步共创美好未来！