Modbus總線有三種協議：Modbus RTU協議、Modbus ASCII協議和Modbus TCP協議，Modbus總線活躍在工業(yè)通信領域。Modbus RTU和Modbus ASCII擅長串行通信，比如基于RS485或者RS232的通信，而Modbus TCP則擅長基于以太網的通信。由于底層所使用的結構不同，Modbus的應用數據單元（Application Data Unit，ADU）有所不同。你可能并去清楚什么是ADU，昌暉儀表下面來詳細介紹。

為了進行通信，Modbus規(guī)定了一種很簡單的數據結構，被稱為“協議數據單元”（Protocol Data Unit，PDU）。協議數據單元由功能碼+數據構成，如下面這張圖：

功能碼的長度為1個字節(jié)，它表示要執(zhí)行的功能。比如常見的：01讀取線圈；02讀取離散量輸入值；03讀取保持寄存器值；05寫單個線圈等；數據部分的長度為0-252個字節(jié)，它表示要讀的地址或者要寫入的值，不同的功能碼對應的數據有所不同。比如01功能碼，其數據為4個字節(jié)，其中前兩個字節(jié)表示要讀取的線圈的地址，后兩個字節(jié)表示要讀取線圈的數量；而對于05功能碼，其數據也是4個字節(jié)，前兩個字節(jié)表示要寫入線圈的地址，后面兩字節(jié)表示要寫入的值。

協議數據單元有三種類型：請求型協議數據單元（Request PDU）、應答型協議數據單元（Response PDU）、及異常應答型協議數據單元（Exception Response PDU），更多關于協議數據單元的內容，大家可以去Modbus官網（）下載通信規(guī)范好好閱讀。

協議數據單元是Modbus的通用數據結構，它與底層物理結構無關，Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP都使用相同的協議數據單元。但是，Modbus在通信的時候，總要依賴物理網絡。因此要把協議數據單元映射到物理網絡上，這就形成了應用數據單元（Application Data Unit，ADU）。由于底層網絡的不同，Modbus TCP跟Modbus RTU和Modbus ASCII的應用數據單元是不同的，Modbus RTU和Modbus ASCII的ADU結構如下圖所示：

而Modbus TCP的ADU結構如下：

可以看到，Modbus TCP的應用數據單元是在協議數據單元的基礎上，添加了一個叫做“MBAP頭（MBAP Header）”的結構。MBAP是英文“ModBus APlication”的縮寫，即“應用數據單元”的意思。

MBAP頭結構由7個字節(jié)構成，如下表所示：

其中：

◆傳輸標識符：用于標識應用數據單元，即請求和應答之間的配對；客戶端對該部分進行初始化，服務器端將其拷貝到自己的ADU中；

◆協議標識符：系統間的協議標識，0=Modbus；

◆長度：接下來要發(fā)送的數據長度，即：單元標識符+PDU的總長度，以字節(jié)為單位；

◆單元標識符：用于系統間的站尋址，比如在以太網+串行鏈路的網絡中，遠程站的地址；

這就是Modbus TCP的ADU結構，即：MBAP頭+PDU，是不是很簡單呢？Modbus TCP的數據傳輸采用的是一種被稱為“客戶端/服務器”的模式，這也是上面的表格中會出現客戶端/服務器功能描述的原因。其實，很多網絡通信都采用的這種方式，比如大名鼎鼎的西門子的S7通信協議。在串行鏈路中，這種方式也稱為主-從通信。

說道這里，大家可能會有一個疑惑。因為Modbus在網絡通信中，通常需要寫明IP地址和端口號，為什么Modbus TCP的ADU中沒有相關的內容呢？

哈哈，其實這是因為Modbus TCP是一個應用層的協議，而你說的IP地址和端口號屬于傳輸層/網絡層的協議。還沒明白，好吧，看看這張圖：

你看，在邏輯上Modbus TCP是在TCP層上的。在發(fā)送數據的時候，Modbus TCP的應用數據單元首先向下傳送給傳輸層，加上TCP協議的報文；再傳送給網絡層，加上IP協議的報文；再向下傳送給數據鏈路層及物理層；接收的過程正好相反，從物理層一層一層的去掉相應層的報文，最終到達應用層。所以在使用Modbus TCP進行數據傳輸的時候，是要配合TCP/IP協議來使用的。通常如果你使用電腦編程，就要用到SOCKET技術；如果是使用plc編程，通常廠家已經把底層通信封裝成庫指令了，你只要直接調用就好了。比如西門子S7-200 SMART/1200/1500等PLC都有現成的Modbus-TCP指令庫。偷偷告訴你一聲，昌暉儀表后續(xù)會寫基于PLC和基于PC的Modbus-TCP通信的文章。

還有一點要特別說明一下，Modbus TCP使用的端口號是502，一定要給Modbus TCP預留好，不能被別人占用哦。