首先，簡(jiǎn)單介紹一下Modbus協(xié)議。這是一個(gè)通訊協(xié)議，用于工業(yè)設(shè)備之間傳輸信息，地位類似于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的http協(xié)議。

簡(jiǎn)單理解，通訊協(xié)議可以分為兩層：硬件層和軟件層。硬件層負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)，如 232/485串口協(xié)議、tcp協(xié)議等。軟件層則在硬件層的基礎(chǔ)上定義了傳輸數(shù)據(jù)的格式。

Modbus采用主-從結(jié)構(gòu)，主機(jī)會(huì)不斷地發(fā)送指令給從機(jī)，從機(jī)執(zhí)行指令，并返回執(zhí)行結(jié)果。

以一條Modbus報(bào)文數(shù)據(jù)舉例，其傳輸原始數(shù)據(jù)如下 01 06 00 01 00 17 98 04，對(duì)應(yīng)的解析為：
01——從機(jī)地址
06——功能號(hào)
00 01——數(shù)據(jù)地址
00 17——數(shù)據(jù)
98 04——CRC校驗(yàn)
翻譯成人話就是：主機(jī)對(duì)1號(hào)從機(jī)說(shuō)“把數(shù)據(jù) 0x0017(十進(jìn)制23) 寫(xiě)入 0x0001寄存器”

Modbus4j——Java版本modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)

支持的從機(jī)transports類型有：ASCII, RTU, TCP, and UDP。

核心類

• 主機(jī)Master及其子類：主機(jī)的入口，數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)和終點(diǎn)。
• 數(shù)據(jù)端口類StreamTransport：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀出。
• Modbus消息類ModbusMessage及其子類：支持Modbus定義的各種方法（FunctionCode）
• 收發(fā)數(shù)據(jù)控制類MessageControl：支持 timeout、retries，默認(rèn)200ms，1次。
  • 收發(fā)等待室WaitingRoom：負(fù)責(zé)同步收發(fā)邏輯。
  • 輸出Request消息類：OutgoingRequestMessage 及其子類。
  • 收到Response消息類：IncomingResponseMessage 及其子類。
  • 解析類MessageParser：負(fù)責(zé)解析收到的消息。
• 協(xié)議數(shù)據(jù)類型定義：DataType
• 協(xié)議功能碼定義：FunctionCode
• 協(xié)議寄存器范圍：RegisterRange

數(shù)據(jù)流程

1. 透過(guò)ModbusFactory創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的Master對(duì)象。
2. 封裝需要發(fā)送的指令，比如ReadHoldingRegistersRequest，這是一個(gè)讀寄存器指令，指定寄存器地址和長(zhǎng)度即可。
3. Master對(duì)象將這個(gè)ReadHoldingRegistersRequest轉(zhuǎn)化為OutgoingRequestMessage對(duì)象，然后傳輸給MessageControl。
4. 透過(guò)驅(qū)動(dòng)層，MessageControl將這個(gè)OutgoingRequestMessage寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的通訊硬件外設(shè)（串口、網(wǎng)口等），并等待返回?cái)?shù)據(jù)IncomingResponseMessage。
5. 如果沒(méi)有等到，就返回null，并提醒超時(shí)。
6. 如果等到了有效返回，則MessageControl利用MessageParser將IncomingResponseMessage轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)ModbusResponse返回給上層。

單元測(cè)試

在modbus4j/src_test/定義了一系列單元測(cè)試方法，跟蹤其中相關(guān)方法，即可了解modbus協(xié)議的實(shí)際運(yùn)作流程。

參考：

1. ModBus-RTU詳解