功能碼

功能碼用於標明一個Modbus信息幀的用途，如功能碼01為讀取線圈狀態，02為讀取輸入狀態等。當主設備向從設備發送信息時，功能碼將告訴從設備需要執行哪些行為。例如，去讀取輸入的開關狀態、讀一組寄存器的數據內容等。當從設備響應時，使用功能碼用於指示是正常響應(無誤)還是有某種錯誤發生(稱作異議迴應)。正常應答時，主機發送的功能碼等於從機應答的功能碼。 ^[1] 

功能碼01的作用是讀取線圈狀態。在數字量輸出（Digital Output，DO）中，一個DO接點就能夠控制一個線圈的通電和斷電，所以讀取線圈狀態就是讀取數字量輸出點的狀態，是1 bit的信息。例如，對於S7-200 PLC，Q0.0就是一個DO接點。對於單片機，若預置P0.0口用於DO，則P0.0就是一個DO接點，讀取線圈狀態就是讀取P0.0端口的狀態。

按Modbus協議，功能碼01是讀取輸出點的狀態，但在PLC、單片機方面可以對它有擴展性的解釋。例如，在單片機程序設計時，可以把該功能碼處理為讀取一般意義的位，並不限於DO。

功能碼02的作用是讀取輸入狀態，也就是讀取一個數字量輸入(Digital Input，DI)接點的狀態。例如，對於單片機，若預置P1.0口用於DI，則P1.0就是一個DI接點，讀取輸入狀態就是讀取P1.0端口的狀態。同功能碼01一樣，功能碼02在具體實現時，也可以擴展為讀取一般意義的位，並不限於DI。

RTU模式下,主機發送功能碼01、02命令的幀格式如下：

從機應答主機命令的幀格式如下：

下面對主機發送命令信息和從機應答信息進行實例解析。

主機發送：03 01 00 00 00 08 3C CC

命令解析：Modbus協議RTU模式的信息都以16進制數表示。03為從機地址：01為功能碼01；00 00為線圈的起始地址；00 08為要讀取的線圈數，共讀取8個線圈；3C為CRC校驗低字節，CC為CRC校驗高字節。

從機應答：03 01 01 00 50 30

命令解析：03為從機地址；第一個01為功能碼01；第二個01為返回數據字節個數；00為數據字節1，其最低位是起始地址線圈的狀態；50為CRC校驗低字節，30為CRC校驗高字節。

功能碼03的作用是讀取保持寄存器的值。保持寄存器，就是其值不被外部輸入信號改變的寄存器。例如，保存模擬量輸出接點(Analog Output，AO)的數字量(即D/A轉換的數字量)的寄存器，就是保持寄存器。功能碼03也可以被擴展為讀取控制器內部多種16位寄存器的值。

功能碼04的作用是讀取輸入寄存器的值。輸人寄存器，就是保存外部輸入信號數字量的寄存器。例如，保存模擬量輸入接點(Analog Iutput，AI)的數字量(即A/D轉換的數字量)的寄存器，就是輸入寄存器。功能碼04也可以被擴展為讀取控制器內部多種16位寄存器的值。

RTU模式下，主機發送功能碼03、04命令的幀格式如下：

從機應答主機命令的幀格式如下：

下面對主機發送命令信息和從機應答信息進行實例解析。

主機發送：01 03 00 00 00 08 44 0C

命令解析：01為從機地址；03為功能碼03；00 00為寄存器的起始地址；00 08為要讀取的寄存器數，共讀取8個寄存器；44為CRC校驗低字節，OC為CRC校驗高字節。

從機應答：01 03 10 BD AB 15 A5 8C D4 3E B8 8B CF 86 E1 5E 8F 67 83 26 1B

命令解析：01為從機地址；03為功能碼03；10為返回數據字節個數，共16個(16進制的10等於16)；BD AB……67 83為讀得的各寄存器的數值，其中BDAB為第一個寄存器的值：26為CRC校驗低字節，1B為CRC校驗高字節。

功能碼05的作用是強置單線圈，也就是置某一DO接點為ON或OFF。例如，若預置單片機的P2.0為一個DO，則單片機在接收到主機強置該DO為ON的命令後。應執行使P2.0輸出ON的程序代碼。功能碼05也可以擴展到強置控制器中其他有輸出功能的位。

功能碼05主機發送和從機接收的信息幀格式相同：

寫入值為FF00時為ON，寫入值為0000時為OFF。

功能碼15的作用是強置多個線圈。

RTU模式下，主機發送功能碼15命令的幀格式如下：

從機應答主機命令的幀格式如下：

下面對主機發送命令信息和從機應答信息進行實例解析。

主機發送：01 05 00 00 FF 00 8C 3A

從機應答：01 05 00 00 FF 00 8C 3A

命令解析：01為從機地址；05為功能碼；00 00為寫入線圈起始地址；FF00為寫入值，即ON；8C為CRC校驗低字節，3A為CRC校驗高字節。

功能碼06的作用是預置單寄存器，也就是向一個保持寄存器寫入數值。寄存器為16位，數值範圍是0000～FFFF。

功能碼06主機發送和從機接收的信息幀格式相同：

功能碼16的作用是預置多寄存器。

RTU模式下，主機發送功能碼16命令的幀格式如下：

從機應答主機命令的幀格式如下：

下面對主機發送命令信息和從機應答信息進行實例解析。

主機發送：01 06 00 00 00 7D 49 EB

從機應答：01 06 00 00 00 7D 49 EB

命令解析：01為從機地址；06為功能碼；00 00為寫入寄存器起始地址；007D為寫入值，即十進制125；49為CRC校驗低字節，EB為CRC校驗高字節。

主機發送：01 10 00 05 00 02 04 52 2B 44 9A E0 4B

從機應答：01 10 00 05 00 02 51 C9

命令解析：01為從機地址；10為功能碼16；0005為寫入寄存器起始地址：0002為寫入寄存器個數；04為寫入值字節數；522B、449A為寫入值；E0為CRC校驗低字節．4B為CRC校驗高字節。從機應答中，0002為已寫入寄存器個數。 ^[1] 

此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構,而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如果迴應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤並記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。當在一Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息並用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了Modbus協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

1、在Modbus網絡上轉輸

標準的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經由Modem組網。控制器通信使用主—從技術，即僅一設備（主設備）能初始化傳輸（查詢）。其它設備（從設備）根據主設備查詢提供的數據作出相應反應。典型的主設備：主機和可編程儀表。典型的從設備：可編程控制器。主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回一消息作為迴應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何迴應。Modbus協議建立了主設備查詢的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發送的數據、一錯誤檢測域。從設備迴應消息也由Modbus協議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數據、和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發生一錯誤，或從設備不能執行其命令，從設備將建立一錯誤消息並把它作為迴應發送出去。

2、在其它類型網絡上轉輸

在其它網絡上，控制器使用對等技術通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設備也可作為從設備。提供的多個內部通道可允許同時發生的傳輸進程。在消息位，Modbus協議仍提供了主—從原則，儘管網絡通信方法是“對等”。如果一控制器發送一消息，它只是作為主設備，並期望從從設備得到迴應。同樣，當控制器接收到一消息，它將建立一從設備迴應格式並返回給發送的控制器。

3、查詢—迴應週期

（1）查詢

查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執行何種功能。數據段包含了從設備要執行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設備讀保持寄存器並返回它們的內容。數據段必須包含要告之從設備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。

（2）迴應

如果從設備產生一正常的迴應，在迴應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的迴應。數據段包括了從設備收集的數據：象寄存器值或狀態。如果有錯誤發生，功能代碼將被修改以用於指出迴應消息是錯誤的，同時數據段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內容是否可用。