作者
胡盛生
推荐理由
modbus协议概念特点以及java实现的整理，对于入门有一定的参考意义。
Modbus协议简介
Modbus是一种通讯协议，主要应用于电子控制器上的一种通用语言。Modbus支持多种电气接口,如RS232、RS485、TCP/IP等。多数Modbus设备通信是通过串口或TCP/IP进行连接。
通常情况下 Modbus是主从架构，即通信节点是Master，其它使用Modbus协议参与通信的是slave节点（最多247个，地址范围为1-247，0节点是广播地址）。每个slave设备都具有一个唯一的地址。总线上只能有一个Master节点。
Modbus寄存器介绍所有数据都存在寄存器中，寄存器可指物理寄存器，也可是一块内存区域。Modbus根据数据类型及各自读写特性，将寄存器分为了4个部分，分别如下。
Modbus消息结构
Modbus功能码介绍
功能码由1个字节构成，因此取值范围1-255。常用功能码如下：
01：读线圈状态
02：读输入状态
03：读保持寄存器
04：读输入寄存器
05：强制单线圈
06：预制单寄存器
15：强制多线圈
17：报告从设备ID
22：屏蔽写寄存器
23：读/写寄存器
Modbus TCP消息结构
传输标识：Transaction Identifier。占用2个字节。标记某个Modbus 查询/应答的传输过程，可设置为0，每次通讯+1；由客户端生成（主站设备），应答时复制该值。
协议标识：Protocol Identifier。占用2个字节。 Modbus协议为 0x00。由客户端生成，应答时复制该值。
字节长度：Length。占用2个字节。高4位为设置为0X00，因此后续字节必须在256个字节内；第四位记录后续的字节个数；由客户端生成（主站设备），应答时重新生成。
单位标识符：Unit Identifier。占用1个字节。用以识别从机设备。由客户端生成，应答时复制该值。
设备地址：从设备的地址编号
CRC校验：用来确认接收消息完整性和正确性
Java代码取值实现
网上有许多开源的modbos工具包，例如modbus4j、jamod等。这里选用jamod，以Modbus RTU通讯为例
maven依赖如下，同时需要在C://Windows//System32目录下，放入RXTXcomm.jar、rxtxParallel.dll、rxtxSerial.dll三个文件，用来实现串口通信
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/net.wimpi/jamod -->
<dependency>
<groupId>net.wimpi</groupId>
<artifactId>jamod</artifactId>
<version>1.2</version>
</dependency>创建和串口的连接
public class ModBusConnection {
public static SerialConnection getSerialConnection() throws Exception {
SerialParameters parameters = new SerialParameters();
// 串口名称
parameters.setPortName("COM2");
// 波特率
parameters.setBaudRate(9600);
// 数据位8位
parameters.setDatabits(SerialPort.DATABITS_8);
// 停止位2位
parameters.setStopbits(SerialPort.STOPBITS_2);
// 无奇偶校验位
parameters.setParity(SerialPort.PARITY_NONE);
// rtu模式，取代默认的ascii模式
parameters.setEncoding("rtu");
SerialConnection connection = new SerialConnection(parameters);
connection.open();
return connection;
}
}创建request取数工具类
public class ModBusUtil {
/**
* 读写 boolean类型 function code 01
* @param connection con
* @param param param
* @return BitVector
*/
public static BitVector readCoils(SerialConnection connection, ModBusRequest param) throws Exception {
ReadCoilsRequest request = new ReadCoilsRequest(param.getAddressNo(), param.getWordCount());
request.setUnitID(param.getSlaveId());
ReadCoilsResponse response = (ReadCoilsResponse) getResponse(connection, request);
return response.getCoils();
}
/**
* 只读 boolean类型 function code 02
* @param connection con
* @param param param
* @return BitVector
*/
public static BitVector readInputDiscretes(SerialConnection connection, ModBusRequest param) throws Exception {
ReadInputDiscretesRequest request = new ReadInputDiscretesRequest(param.getAddressNo(), param.getWordCount());
request.setUnitID(param.getSlaveId());
ReadInputDiscretesResponse response = (ReadInputDiscretesResponse) getResponse(connection, request);
return response.getDiscretes();
}
/**
* 读写 int类型 function code 03
* @param connection con
* @param param param
* @return InputRegister
*/
public static InputRegister[] readMultipleRegisters(SerialConnection connection, ModBusRequest param) throws Exception {
ReadMultipleRegistersRequest request = new ReadMultipleRegistersRequest(param.getAddressNo(), param.getWordCount());
request.setUnitID(param.getSlaveId());
ReadMultipleRegistersResponse response = (ReadMultipleRegistersResponse) getResponse(connection, request);
return response.getRegisters();
}
/**
* 只读 int类型 function code 04
* @param connection con
* @param param param
* @return InputRegister
*/
public static InputRegister[] readInputRegisters(SerialConnection connection, ModBusRequest param) throws Exception {
// 寄存器地址编号 属性数据数量
ReadInputRegistersRequest request = new ReadInputRegistersRequest(param.getAddressNo(), param.getWordCount());
// 从设备编号
request.setUnitID(param.getSlaveId());
ReadInputRegistersResponse response = (ReadInputRegistersResponse) getResponse(connection, request);
return response.getRegisters();
}
/**
* 获取response
* @param connection con
* @param request req
* @return ModbusResponse
*/
private static ModbusResponse getResponse(SerialConnection connection, ModbusRequest request) throws Exception {
ModbusSerialTransaction transaction = new ModbusSerialTransaction(connection);
transaction.setRequest(request);
transaction.execute();
return transaction.getResponse();
}
}main方法测试类
public class SerialPortTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SerialConnection connection = ModBusConnection.getSerialConnection();
ModBusRequest param = new ModBusRequest();
// 从设备id编号
param.setSlaveId(1);
// 寄存器地址编号 这边使用了function 01，addressNo=0表示寄存器地址为00001
param.setAddressNo(0);
// 读取数据个数
param.setWordCount(1);
InputRegister[] registers = ModBusUtil.readInputRegisters(connection, param);
for (InputRegister register : registers) {
System.out.println(register.getValue());
}
connection.close();
}
}
