1. 协议基础 主从架构 ：单主站（Master）轮询多个从站（Slave），从站仅在收到主站请求后响应。
传输模式 ：
二进制编码 ：数据以二进制形式传输，效率高于ASCII模式。
物理层 ：通常基于RS-485（多点通信）或RS-232（点对点）。
波特率 ：常用9600、19200、38400等，需所有设备一致。
地址范围 ：从站地址为1~247 （0为广播地址，但实际中极少使用）。
2. 数据帧格式 Modbus RTU帧由地址、功能码、数据、CRC校验 组成，格式如下：
字段 长度 说明 起始符 无 帧间需保持至少3.5字符时间的静默（由波特率计算） 从站地址 1字节 1~247 功能码 1字节 定义操作类型（如读/写寄存器） 数据字段 N字节 具体操作的数据（如寄存器地址、数量、值等） CRC校验 2字节 循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check） 结束符 无 帧间需保持至少3.5字符时间的静默
示例帧 （读取保持寄存器）： 主站请求 ：01 03 00 6B 00 03 76 87
01 ：从站地址
03 ：功能码（读保持寄存器）
00 6B ：起始寄存器地址（0x006B = 十进制107）
00 03 ：寄存器数量（3个）
76 87 ：CRC校验
从站响应 ：01 03 06 02 2B 00 00 00 64 45 6F
01 ：从站地址
03 ：功能码
06 ：数据字节数（6字节）
02 2B 00 00 00 64 ：寄存器值（按顺序解析）
45 6F ：CRC校验
3. 核心功能码 常用功能码如下：
功能码 名称 操作 01 读线圈状态 读取单个或多个线圈（输出）的ON/OFF状态 02 读输入状态 读取单个或多个输入（离散量输入）的状态 03 读保持寄存器 读取单个或多个保持寄存器的值（常用） 04 读输入寄存器 读取输入寄存器的值（如传感器数据） 05 写单个线圈 强制单个线圈为ON/OFF 06 写单个保持寄存器 写入单个保持寄存器的值 15 写多个线圈 写入多个线圈状态 16 写多个保持寄存器 写入多个保持寄存器的值
4. 数据模型 Modbus定义四类数据存储区：
数据类型 读写权限 地址范围 线圈（Coils） 读/写 00001 ~ 09999 离散输入（Inputs） 只读 10001 ~ 19999 保持寄存器（Holding Registers） 读/写 40001 ~ 49999 输入寄存器（Input Registers） 只读 30001 ~ 39999
5. CRC校验 计算范围 ：从地址字段到数据字段的所有字节。
算法 ：使用多项式 0xA001 （CRC-16）。
工具 ：可通过查表法或在线工具生成校验码。
6. 异常响应 从站返回异常时，功能码最高位置1（原功能码 + 0x80），并附加错误码：
示例 ：01 83 02 C0 F1
83 ：功能码0x03的异常（03 + 80 = 0x83）
02 ：错误码（02表示“无效地址”）
7. 物理层配置 RS-485 ：需终端电阻（120Ω）防止信号反射，支持最多32个设备。
接线 ：A/B线（差分信号）需正确连接，避免干扰。
波特率/数据位/校验位 ：常见配置为 8-N-1 （8数据位、无校验、1停止位）。
8. 优缺点 优点 ：
简单易实现，资源占用低。
实时性强，适合低速串行通信。
缺点 ：
无加密或身份验证机制，安全性低。
主从架构不支持多主站。
9. 应用场景 PLC与传感器、仪表、变频器等设备通信。
工业控制系统（SCADA、DCS等）中的数据采集与控制。
1 0 . 写入单个线圈实例 功能码 ：05 （写单个线圈）
作用 ：强制线圈（Coil）的值为 ON （0xFF00）或 OFF （0x0000）。
10.1 请求帧格式 字段 字节数 示例值 说明 从站地址 1字节 01 目标从站地址（1~247） 功能码 1字节 05 写单个线圈 线圈地址 2字节 00 13 线圈地址（0x0013 = 十进制19，对应协议地址 00020 ） 写入值 2字节 FF 00 或 00 00 FF00 表示ON，0000 表示OFFCRC校验 2字节 8C 3A 校验地址、功能码、地址、数据的CRC
10. 2 示例请求帧 （将线圈20设为ON）： 01 05 00 13 FF 00 8C 3A
解析 ：
01 ：从站地址1。
05 ：功能码（写线圈）。
00 13 ：线圈地址为0x0013（十进制19），对应Modbus协议地址 00020 （地址从1开始）。
FF 00 ：强制线圈为ON。
8C 3A ：CRC校验码。
10. 3 响应帧格式 成功写入后，从站返回与请求相同的帧（确认写入值）：
01 05 00 13 FF 00 8C 3A
字段含义与请求帧完全一致。
10. 4 异常响应 若写入失败（如地址无效），从站返回异常帧：
01 85 02 80 71
解析 ：
01 ：从站地址。
85 ：异常功能码（0x05 + 0x80 = 0x85）。
02 ：错误码（02表示“无效地址”）。
80 71 ：CRC校验。
10. 5 关键注意事项 线圈地址偏移 ：
协议中线圈地址范围为 00001-09999 ，但在数据帧中需转换为 0-based 地址 （减1）。00020 → 数据帧地址 0x0013 （十进制19）。
写入值固定 ：
FF 00 表示ON，00 00 表示OFF，其他值无效。
CRC计算工具 ：
使用在线工具或代码库（如Python的 crcmod ）生成校验码，避免手动计算错误。
10. 6 实际应用场景 控制继电器、电磁阀等设备的开关。
示例代码（Python伪代码）：
python
import serialimport crcmod
# 构造请求帧
slave_address = 0x01
function_code = 0x05
coil_address = 0x0013 # 对应协议地址00020
value = 0xFF00 # ON
frame = bytes([slave_address, function_code]) + coil_address.to_bytes(2, ‘big’) + value.to_bytes(2, ‘big’)
# 计算CRC
crc_func = crcmod.mkCrcFun(0x18005, rev=True, initCrc=0xFFFF)
crc = crc_func(frame)
frame += crc.to_bytes(2, ‘little’) # CRC以小端字节序附加
# 通过串口发送
ser = serial.Serial(‘/dev/ttyUSB0’, baudrate=9600, timeout=1)
ser.write(frame)
总结来说，用户需要明确的步骤说明、实际例子以及常见问题的解决方法。确保回答结构清晰，覆盖所有关键点，特别是数据打包和地址转换，这些通常是容易出错的地方。
以下是 Modbus RTU 写多个线圈（功能码 15，十六进制 0x0F） 的详细指令示例和解析：
1 1. 写入多个线圈实例 功能码 ：15 （0x0F，写多个线圈）
作用 ：一次性写入多个线圈（Coils）的ON/OFF状态。
11.1 请求帧格式 字段 字节数 示例值 说明 从站地址 1字节 01 目标从站地址（1~247） 功能码 1字节 0F 写多个线圈 起始线圈地址 2字节 00 13 起始线圈地址（0x0013 = 十进制19，对应协议地址 00020 ） 线圈数量 2字节 00 06 要写入的线圈数量（6个线圈） 字节数 1字节 01 数据字段的字节数（6线圈需1字节，见下文说明） 数据（线圈状态） N字节 B2 线圈状态的二进制位组合（B2 = 1011 0010，见解析） CRC校验 2字节 4E 8B 校验所有字段的CRC值
示例请求帧 （写入线圈20~25的6个线圈）：
01 0F 00 13 00 06 01 B2 4E 8B
解析 ：
01 ：从站地址1。
0F ：功能码（写多个线圈）。
00 13 ：起始线圈地址0x0013（十进制19，对应协议地址 00020 ）。
00 06 ：写入6个线圈（地址20~25）。
01 ：数据字段占1字节（6个线圈需1字节，8位中仅使用低6位）。
B2 ：二进制 1011 0010 ，解析为线圈状态（见下表）。
4E 8B ：CRC校验。
线圈状态解析 （按地址顺序）：
线圈地址 20 21 22 23 24 25 未使用 未使用 位值 1 0 1 1 0 0 1 0 状态 ON OFF ON ON OFF OFF – –
注意 ：
数据字段的每个字节表示8个线圈状态，按位打包 ，低位在前（如字节 B2 的二进制为 10110010 ，但实际解析顺序为从右到左）：
第1位（最低位）：地址20 → 0 （对应二进制 10110010 的第0位是 0 ，但此处示例可能需要修正位顺序）。
修正说明 ：Modbus协议规定，数据字段的每个字节中，最低位对应起始地址 ，后续位依次递增。例如：
字节 B2 （二进制 10110010 ）解析为：
位0（最低位）→ 地址20：0 （OFF）
位1 → 地址21：1 （ON）
位2 → 地址22：0 （OFF）
位3 → 地址23：0 （OFF）
位4 → 地址24：1 （ON）
位5 → 地址25：1 （ON）
位6和7未使用（填充0）。
实际应根据具体需求调整位顺序。
11. 3 响应帧格式 成功写入后，从站返回确认帧：
01 0F 00 13 00 06 3D 8C
解析 ：
01 ：从站地址。
0F ：功能码。
00 13 ：起始地址。
00 06 ：写入的线圈数量。
3D 8C ：CRC校验。
11. 4 异常响应 若写入失败（如地址越界），返回异常帧：
01 8F 02 80 71
解析 ：
01 ：从站地址。
8F ：异常功能码（0x0F + 0x80 = 0x8F）。
02 ：错误码（02表示“无效地址”）。
80 71 ：CRC校验。
11. 5 关键注意事项 数据字节数计算 ：
线圈数量为 N ，所需字节数为 ceil(N / 8) 。
位顺序 ：
每个字节中，最低位（LSB）对应起始地址 ，后续位依次递增。0x01 （二进制 00000001 ）表示仅第一个线圈为ON。
未使用位填充 ：
若线圈数量不足8的倍数，最后一个字节的高位补0（例如6个线圈时，最后2位无意义）。
11. 6 实际应用场景 批量控制多个继电器、指示灯或电磁阀。
Python伪代码示例 ：
python
import serialimport crcmod
def write_multiple_coils(slave_addr, start_addr, coil_states):
# 计算字节数和数据
coil_count = len(coil_states)
byte_count = (coil_count + 7) // 8
data_bytes = bytearray(byte_count)
# 将线圈状态打包为字节
for i in range(coil_count):
if coil_states[i]:
byte_index = i // 8
bit_index = i % 8
data_bytes[byte_index] |= (1 << bit_index)
# 构造请求帧
frame = bytes([slave_addr, 0x0F])
frame += start_addr.to_bytes(2, ‘big’)
frame += coil_count.to_bytes(2, ‘big’)
frame += bytes([byte_count])
frame += data_bytes
# 计算CRC
crc_func = crcmod.mkCrcFun(0x18005, rev=True, initCrc=0xFFFF)
crc = crc_func(frame)
frame += crc.to_bytes(2, ‘little’)
# 发送帧
ser = serial.Serial(‘/dev/ttyUSB0’, baudrate=9600)
ser.write(frame)
# 示例：写入线圈20~25为 [ON, OFF, ON, ON, OFF, OFF]
write_multiple_coils(1, 19, [1, 0, 1, 1, 0, 0])
11. 7 常见问题 位顺序错误 ：确保数据字节的位顺序与线圈地址顺序一致。
字节数不足 ：未正确计算 ceil(N/8) 会导致数据截断。
地址偏移 ：协议地址（如00020）需转换为0-based地址（19）。
1 2 . 写单个保持寄存器（功能码 0x06） 作用 ：向从站设备的单个保持寄存器写入一个16位值。
请求帧格式 ：
[从站地址] [功能码] [寄存器地址高] [寄存器地址低] [数据高] [数据低] [CRC低] [CRC高]
示例 ： 假设：
从站地址：0x01
寄存器地址：0x0002（对应MODBUS地址40003，因为地址从40001开始）
写入数据：0x00C8（十进制200）
请求帧 （十六进制）：
01 06 00 02 00 C8 08 03
分解 ：
01 ：从站地址
06 ：功能码（写单个寄存器）
00 02 ：寄存器地址（大端格式）
00 C8 ：写入的数据（大端格式）
08 03 ：CRC校验值（低字节在前）
13 . 写多个保持寄存器（功能码 0x10） 作用 ：向从站设备的连续多个保持寄存器写入多个16位值。
请求帧格式 ：
[从站地址] [功能码] [起始地址高] [起始地址低] [寄存器数量高] [寄存器数量低] [字节数] [数据1高] [数据1低] [数据2高] [数据2低] … [CRC低] [CRC高]
示例 ： 假设：
从站地址：0x01
起始寄存器地址：0x0000（对应MODBUS地址40001）
写入2个寄存器：
寄存器1数据：0x1234
寄存器2数据：0x5678
请求帧 （十六进制）：
01 10 00 00 00 02 04 12 34 56 78 7C 9A
分解 ：
01 ：从站地址
10 ：功能码（写多个寄存器）
00 00 ：起始地址（大端格式）
00 02 ：寄存器数量（写入2个寄存器）
04 ：后续数据的总字节数（2寄存器 × 2字节 = 4字节）
12 34 ：第一个寄存器的数据（0x1234）
56 78 ：第二个寄存器的数据（0x5678）
7C 9A ：CRC校验值（低字节在前）
关键注意事项 ： 寄存器地址与MODBUS地址的映射 ：
MODBUS地址40001对应协议中的寄存器地址0x0000 ，40002对应0x0001 ，依此类推。
数据格式 ：
所有数值均为大端格式（高字节在前） ，但CRC校验值为小端格式（低字节在前） 。
CRC计算 ：
使用标准MODBUS CRC16算法，可借助工具（如在线CRC计算器 ）生成。
从站响应 ：
成功写入后，从站会返回与请求相同的帧（写单个寄存器）或返回起始地址和寄存器数量（写多个寄存器）。
14. 读取离散输入（Inputs，功能码 02）
在 Modbus 协议中，读取离散输入（Inputs，功能码 02）和读取线圈（Coils，功能码 01）的返回数据格式完全相同 ，均以 按位打包的字节（bit-packed bytes） 形式表示每个输入或线圈的状态。以下是具体分析：
1. 返回数据格式 无论是读取线圈（01）还是离散输入（02），响应报文的数据部分均为 位（bit）的紧凑打包形式 ：
每个字节（Byte）表示 8 个输入/线圈的状态 （从低地址到高地址依次排列）。
字节内位的顺序 ：最低有效位（LSB）对应第一个地址，最高有效位（MSB）对应第 8 个地址。
例如，若读取地址 0~7 的状态为 [1,0,1,0,1,0,1,0]，则返回字节为 `0x55`（二进制 01010101）。
剩余位填充 ：如果请求的输入/线圈数量不是 8 的倍数，最后一个字节的高位部分补零。
2. 响应报文结构 以功能码 02（读离散输入） 为例：
响应报文格式：
[事务ID] [协议ID] [长度] [单元ID] [功能码] [字节数] [数据字节1] [数据字节2] …
字节数（Byte Count） ：表示后续数据的总字节数。
数据字节（Data Bytes） ：按位打包的输入状态。
3. 示例对比 假设读取 10 个离散输入（地址 0~9） ，响应报文如下：
功能码（02） | 字节数（2） | 数据字节1（0xCD） | 数据字节2（0x01）
数据解析 ：
字节1 0xCD → 二进制 11001101 ，表示地址 0~7 的状态：1,0,1,1,0,0,1,1 。
字节2 0x01 → 二进制 00000001 ，表示地址 8~9 的状态：1,0 （高位补零）。
4. 与线圈（Coils，功能码 01）的区别 功能码不同 ：线圈（01）与离散输入（02）的功能码不同，但数据格式一致。
读写权限 ：
线圈（Coils） ：可读可写（功能码 01 读，05 写单个，15 写多个）。
离散输入（Inputs） ：只读（功能码 02）。
5. 解析方法 无论是线圈还是离散输入，均需按以下步骤解析：
提取 字节数 字段，确定数据长度。
将数据字节转换为二进制，按位拆解。
按顺序映射到具体地址。
代码示例（Lua） ：
— 假设收到数据字节为 {0xCD, 0x01}，读取 10 个输入 local bytes = {0xCD, 0x01}local bits = {}
for i, byte in ipairs(bytes) do
for bit_pos = 0, 7 do
local bit = (byte >> bit_pos) & 1
bits[#bits + 1] = bit
endend
— 输出地址 0~9 的状态 for addr = 0, 9 do
print(“地址”, addr, “状态:”, bits[addr + 1]) — Lua 索引从 1 开始 end
6. 总结 是，返回包格式相同 ：离散输入（02）和线圈（01）的响应数据均以 位打包的字节 形式返回。
唯一区别 ：功能码和寄存器类型（线圈可写，离散输入只读）。
解析代码可复用，只需注意功能码对应的寄存器类型。
在 MODBUS RTU 协议 中，功能码 0x10（写多个保持寄存器） 只能操作连续的寄存器地址。如果需要对不连续地址写入数据，必须分多次发送不同的请求，或依赖设备支持自定义扩展协议。以下是针对你的需求的详细分析和解决方案：
15. 是否可以用10 写入非连续地址的数据：比如
用指令 16 写多个保持寄存器 可以是不连续地址吗， 比如开始地址0000，我要写00，04，06 这三个地址，00，04写入4字节浮点数（ABCD序），06写入2个字节的整数(AB需要）
标准MODBUS协议的限制 功能码 0x10 的规则 ：必须指定一个连续的寄存器块 ，起始地址 + 寄存器数量，且数据按顺序填充。
你的需求矛盾 ：
要写入 0000 , 0004 , 0006 三个不连续地址。
每个浮点数占用 2 个连续寄存器（4 字节，ABCD 序），整数占用 1 个寄存器（2 字节，AB 序）。
无法通过单次功能码 0x10 实现 。
在 Modbus RTU 协议 中，功能码 0x04（读输入寄存器） 支持一次性读取多个连续的输入寄存器。以下是具体说明和示例：
14 . 读取一个或多个输入寄存器
功能码 ：0x04 （读输入寄存器）
用途 ：从从站设备读取只读输入寄存器 的数据（例如传感器数值、设备状态等）。
支持范围 ：可一次性读取 1~125 个连续寄存器 （每个寄存器为 16 位）。
1. 请求帧格式
[从站地址] [功能码] [起始地址高] [起始地址低] [寄存器数量高] [寄存器数量低] [CRC低] [CRC高]
起始地址 ：输入寄存器的起始地址（大端格式，即高字节在前）。
寄存器数量 ：要读取的寄存器个数（大端格式）。
示例 ：
从站地址 ：0x01
起始地址 ：0x0000（对应 Modbus 地址 30001）
读取数量 ：3 个寄存器
请求帧（十六进制） ：
01 04 00 00 00 03 [CRC]
分解 ：
01 ：从站地址
04 ：功能码（读输入寄存器）
00 00 ：起始地址（大端格式）
00 03 ：读取 3 个寄存器（大端格式）
[CRC] ：CRC 校验值（低字节在前）。
2 . 响应帧格式 [从站地址] [功能码] [字节数] [数据1高] [数据1低] [数据2高] [数据2低] … [CRC低] [CRC高]
字节数 ：后续数据的字节总数（寄存器数量 × 2）。
数据格式 ：每个寄存器数据为大端格式（高字节在前）。
示例响应 （假设读取到 3 个寄存器的值为 0x1234 , 0x5678 , 0x9ABC ）：
01 04 06 12 34 56 78 9A BC [CRC]
分解 ：
01 ：从站地址
04 ：功能码
06 ：数据总字节数（3 寄存器 × 2 字节 = 6 字节）
12 34 ：第一个寄存器的值（0x1234）
56 78 ：第二个寄存器的值（0x5678）
9A BC ：第三个寄存器的值（0x9ABC）
[CRC] ：CRC 校验值。
3 . 关键注意事项 (1) 地址范围限制
Modbus 输入寄存器的逻辑地址范围为 30001~39999 （协议中的寄存器地址为 0x0000~0x270F ）。
确保起始地址和寄存器数量不超出设备支持的范围（参考从站设备文档）。
(2) 数据解析
若数据为 32 位浮点数 或 32 位整数 ，需根据设备定义的字节序（如 ABCD、CDAB 等）组合两个寄存器的值。
例如，浮点数占用地址 0000 和 0001 ，需将两个寄存器的值拼接后转换。
(3) 错误响应
如果请求非法（如地址无效或数量超限），从站返回错误帧：
[从站地址] [功能码 + 0x80] [异常码] [CRC]
异常码 ：0x02 （非法地址）、0x03 （非法数据值）等。
4 . 实际应用场景 (1) 读取传感器数据
假设从站的输入寄存器存储了以下数据：
地址 30001 （0x0000）：温度值（16 位整数）
地址 30002 （0x0001）：湿度值（16 位整数）
地址 30003 （0x0002）：压力值（32 位浮点数，占用 0x0002 和 0x0003）
请求帧（读取 4 个寄存器） ：
01 04 00 00 00 04 [CRC]
响应帧 ：
01 04 08 00 64 00 32 43 1C 00 00 [CRC]
00 64 → 温度值（0x0064 = 100）
00 32 → 湿度值（0x0032 = 50）
43 1C 00 00 → 浮点数（需按 ABCD 序解析为 0x431C0000 = 156.0）。
6. 总结 功能码 0x04 支持一次性读取多个连续的输入寄存器，最大数量为 125 个 。
需确保请求的地址和数量在设备允许范围内，并正确解析数据格式（如浮点数、整数、字节序）。
