Modbus协议ASCII、RTU和TCP的区别

respeke

Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分。Modbus通信协议采用的是主从通信模式（即Master/Slave通信模式)，其在分散控制方面应用极其广泛，由于其免费公开发行，使用该协议的厂家无需缴纳任何费用，从而使得Modbus协议在全球得到了广泛的应用，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。

Modbus协议支持传统的RS-232、RS-485和以太网设备，许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为它们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后(如故障或关机)，Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通，因此Modbus协议的可靠性较好。

Modbus协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的，协议支持串口（主要是RS-485）、以太网等多个版本，其中最着名的是Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP三种。Modbus RTU与Modbus ASCII均为支持RS-485总线的通信协议，由于Modbus RTU采用二进制表现形式，具有数据结构紧凑，通信效率较高的特点，应用比较广泛。而Modbus ASCII采用ASCII码传输，并且利用特殊字符作为其字节的开始与结束标识，传输效率要远远低于Modbus RTU协议，一般只有在通信数据量较小的情况下才考虑使用Modbus ASCII通信协议。在工业现场一般都是采用Modbus RTU协议，一般而言，大家说的基于串口通信的Modbus通信协议都是指Modbus RTU通信协议。

下表是ASCII协议和RTU协议进行的比较：

协议	开始标记	结束标记	校验位	传输效率	程序处理
ASCII	：（冒号）	CR，LF	LRC	低	简单，直观
RTU	无	无	CRC	高	不直观，稍复杂

对于Modbus的RTU和TCP协议来说，二者非常相似，Modbus TCP协议是在RTU协议上加一个MBAP报文头，由于TCP是基于可靠连接的服务，RTU协议中的CRC校验码就不再需要，所以在Modbus TCP协议中是没有CRC校验码的，这个MBAP报文头共7个字节（分别为Transaction identifier(事务标识符) 2 Bytes，Protocol identifier(协议标识符) 2 Bytes，Length(长度) 2 Bytes，Unitidentifier(单元标识符) 1 Byte组成），除了Length字段外，其余的基本上都不变。所以我们只要把RTU协议两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上MBAP报文头，通过TCP/IP网络协议502端口发送出去即可。

Modbus RTU与Modbus TCP读指令对比：

协议	MBAP报文头	地址码	功能码	寄存器地址	寄存器数量	CRC校验
RTU	无	01	03	01 8E	00 04	25 DE
TCP	00 00 00 00 00 06 01	无	03	01 8E	00 04	无

指令释义：从地址码为01（TCP协议单元标志为01）的模块0x18E(01 8E)寄存器地址开始读（03）四个（00 04）寄存器。

Modbus RTU与Modbus TCP写指令对比：

协议	MBAP报文头	地址码	功能码	寄存器地址	寄存器数量	数据长度	正文	CRC校验
RTU	无	01	10	01 8E	00 01	02	00 00	A8 7E
TCP	00 00 00 00 00 09 01	无	10	01 8E	00 01	02	00 00	无

指令的释义：从地址码为01（TCP协议单元标志为01）的模块0x18E(01 8E)寄存器地址开始写（10）一个（00 01）寄存器，具体数据长度为2个字节（02），数据正文内容为00 00（00 00）。