Modbus是一种串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域，用于设备间的通信。它是按照主从（Master-Slave）架构设计的，主设备可以向从设备发送请求，从而读取或写入从设备的数据。本文将详细介绍Modbus通信协议的工作流程，并配合流程图的使用，以帮助读者全面深入地理解Modbus的工作过程。
Modbus协议中的数据帧格式是分析过程的基础。一个标准的Modbus数据帧通常由设备地址、功能码、数据（字节数）、校验码（如CRC）等部分组成。设备地址用于标识请求的目标设备，功能码指示了请求的具体类型（读取或写入数据），数据部分则是请求或响应的具体内容，CRC校验码用于检验数据帧是否在传输过程中出现了错误。
在进行通信时，主设备会发送一个包含上述元素的数据帧。从设备在接收到数据帧后，首先会检查地址是否正确，即是否与自身的设备地址相匹配。如果不匹配，从设备不会对数据帧进行任何处理。如果地址匹配，从设备会进一步检查功能码，以确定主设备请求的操作类型。Modbus协议定义了一系列的功能码，例如功能码01代表读线圈状态，功能码03代表读保持寄存器。
在确认功能码之后，从设备会检查请求的数据量是否在有效范围内，这包括要读写的寄存器地址是否有效，以及数据长度是否正确。一旦验证了请求的合法性，从设备会根据功能码要求，读取相应的寄存器值或者将数据写入指定的寄存器地址。
数据传输完成后，从设备会将请求的数据，连同自身的地址、功能码、数据长度和计算出来的CRC校验码，封装在响应数据帧中，返回给主设备。主设备在接收到响应数据帧后，会使用相同的算法计算CRC码，并与响应帧中的CRC码进行比对。如果两者相符，说明数据帧在传输过程中未发生错误。
若主设备在请求过程中遇到任何错误，比如数据帧损坏、请求的寄存器地址无效等，从设备会返回一个错误码。Modbus协议定义了几个典型的异常码，如01表示非法功能码、02表示非法数据地址、03表示非法数据值等。主设备根据返回的异常码，可以判断出错误的类型，并据此进行相应的处理。
在Modbus协议中，不同功能码对应的操作也有所不同。例如，读多个寄存器（功能码03）时，从设备会按照请求中指定的起始地址和寄存器数量，返回指定范围内的寄存器值。而写多个寄存器（功能码16）则要求主设备在请求数据帧中提供起始地址、寄存器数量以及要写入的具体寄存器值。
Modbus协议工作流程可以总结为以下几个步骤：构建请求数据帧，包括地址、功能码、数据及校验码；从设备检查地址和功能码，并验证请求合法性；从设备执行请求的操作，并向主设备发送响应；主设备接收响应，并进行CRC校验和错误处理。通过对这一流程的深入解析，我们可以全面掌握Modbus协议在工业自动化中的应用，确保通信过程的准确性和可靠性。
