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IoT很重要，未來會有數億個甚至數百億個連網設備的需求等等，這樣的聲音好幾年了，而實際上也確實慢慢看到了越來越多的應用，今天不介紹IoT，今天想介紹一個IoT領域中的協定-Modbus。

甚麼是Modbus?

首先來看看wiki上面怎麼說Modbus:

Modbus是一種串行通信協定，是Modicon公司（現在的施耐德電氣 Schneider Electric）於1979年為使用可程式化邏輯控制器（PLC）通信而發表。Modbus已經成為工業領域通信協定事實上的業界標準，並且現在是工業電子裝置之間常用的連接方式。

目前很多的設備廠商會把設備中設定Modbus作為溝通及操作的介面，因此我們對於modbus有所了解等於是打開了一扇通往IoT工程師的門。

Modbus允許多個 (大約240個) 裝置連接在同一個網路上進行通信，舉個例子，一個由測量溫度和濕度的裝置，並且將結果傳送給電腦。在資料採集與監視控制系統中，Modbus通常用來連接監視電腦和遠端終端控制系統。

由上也可看出是屬於單獨的區域網路內的設備控制的協定，若要往外連到Cloud，則需要另外設計溝通的方式。

Modbus ASCII Modbus RTU Modubs TCP

Modbus協定是一個master/slave架構的協定。有一個節點是master節點，其他使用Modbus協定參與通信的節點是slave節點。每一個slave裝置都有一個唯一的位址；目前，Modbus協議分爲三種模式：Modbus RTU，Modbus ASCII和後來開發的Modbus TCP，前兩個（Modbus RTU，Modbus ASCII）使用的物理硬件接口是串行通信端口（RS232，RS422，RS485）。而Modbus TCP則是使用乙太網路的TCP 通訊協定來溝通。

Modbus 格式

而說到通訊協定，最核心的就是資料格式的定義了，因此我們這邊就來講講Modbus RTU的data frame的定義(ASCII及TCP與RTU的定義稍有不同，但大致的邏輯是一樣的)，Modbus的每個data frame叫做應用數據單元(Application Data Unit)，每個ADU包含了位址、功能碼、數據(資料)、CRC校驗碼；位址是指打算執行的裝置的Modbus位址(可以想成slave裝置的編號)。所有裝置都會收到命令，但只有指定位置的裝置會執行及回應指令（位址0例外，指定位址0的指令是廣播指令，所有收到指令的裝置都會執行，不過不回應指令）。所有的Modbus命令包含了檢查碼(RTU是使用CRC校驗碼，共兩個bytes)，以確定到達的命令沒有被破壞。基本的ModBus命令能指令一個RTU改變它的暫存器的某個值，控制或者讀取一個I/O埠，以及指揮裝置回送一個或者多個其暫存器中的資料。

下圖為Modbus RTU的典型data frame:

一個典型的Modbus RTU的命令如下:

16位元Hex格式  : 01 03 00 02 00 01 25 CA
byte格式       : 1 3 0 2 0 1 37 202

(以下以16位元格式說明) 其中第一個01表示Slave 設備的 Address/ID/編號 (看你習慣怎麼看待，但基本上就是給每個設備的ID)，接著的03表示功能碼(Function Code、請看下面一段的完整Modbus 功能碼列表)，告訴設備要做甚麼事，03表示讀取寄存器，接著的 00 02 00 01都是Data的範疇，前面的兩碼表示寄存器的位址(00 02)，後面兩碼(00 01)則是告訴設備要讀取多少，1表示1word(= 1unit16= 2bytes= 4 Hex digits)，最後的25 CA則是CRC校驗碼，讓機器比對確認前面傳輸的內容沒有跑掉。因此，上面的命令合起來就是告訴1號設備去讀取 位址2 的寄存器的內容，共讀取2 bytes的量。

Modbus 功能碼

上面說到功能碼，目前Modbus定義的功能碼有很多，每個功能碼後面接的Data也會不太一樣，例如讀取的功能需要告訴設備讀取哪個address的寄存器，而寫入功能的則需要告訴設備寫入哪個寄存器及寫入甚麼，下表示最主要看的到的功能碼列表，供參考囉。