Modbus TCP是一种基于TCP/IP网络的通信协议，广泛应用于工业自动化系统中设备之间的数据交换。以下是对Modbus TCP协议的详细解释以及一个使用C语言实现的示例。

Modbus TCP协议详解

1. 概述：
2. Modbus TCP使用TCP/IP作为传输层协议，采用标准的Modbus功能码作为应用层协议。
3. 它采用主从（Master-Slave）架构，主节点（Master）发起请求并读取/写入数据，从节点（Slave）响应请求并提供数据。
4. Modbus TCP的寻址方式使用IP地址和端口号，其中主节点通过IP地址和端口号识别从节点。

5. Modbus TCP的通信过程：
6. 主节点建立TCP连接到从节点。
7. 主节点发送Modbus请求帧。
8. 从节点接收并处理请求，返回Modbus响应帧。
9. 主节点接收并处理响应。
10. Modbus TCP请求帧结构：
11. Transaction Identifier（事务ID）：用于匹配请求和响应。
12. Protocol Identifier（协议ID）：固定为0，表示Modbus协议。
13. Length（长度）：表示剩余消息的字节数。
14. Unit Identifier（单元标识符）：标识从节点。
15. Function Code（功能码）：指定请求的操作类型（如读写寄存器）。
16. Data（数据）：包含请求或响应的数据。

使用C语言实现Modbus TCP通信

下面是一个简单的C语言示例，展示如何建立TCP连接、发送Modbus请求并接收响应。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_IP "192.168.0.1"
#define SERVER_PORT 502

// Modbus TCP请求帧结构体
typedef struct {
    unsigned short transaction_id;
    unsigned short protocol_id;
    unsigned short length;
    unsigned char unit_id;
    unsigned char function_code;
    unsigned short starting_address;
    unsigned short quantity;
} ModbusTCPRequest;

// Modbus TCP响应帧结构体
typedef struct {
    unsigned short transaction_id;
    unsigned short protocol_id;
    unsigned short length;
    unsigned char unit_id;
    unsigned char function_code;
    unsigned char data[256];  // 响应数据
} ModbusTCPResponse;

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    ModbusTCPRequest request;
    ModbusTCPResponse response;

    // 创建TCP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 配置服务器地址信息
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &(server_addr.sin_addr)) <= 0) {
        perror("invalid server address");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 建立TCP连接
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("connection failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 构造Modbus请求帧
    request.transaction_id = 0;  // 根据需要设置事务ID
    request.protocol_id = htons(0);  // 默认为0
    request.length = htons(6);  // 请求帧长度
    request.unit_id = 1;  // 从节点地址
    request.function_code = 3;  // 读取保持寄存器
    request.starting_address = htons(0); // 起始地址
    request.quantity = htons(10); // 寄存器数量

    // 发送Modbus请求
    if (send(sockfd, (char*)&request, sizeof(request), 0) < 0) {
        perror("send failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 接收Modbus响应
    if (recv(sockfd, (char*)&response, sizeof(response), 0) < 0) {
        perror("receive failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 处理Modbus响应数据
    // ...

    // 关闭TCP连接
    close(sockfd);

    return 0;
}

思维导图

分析说明表

通过以上内容，可以帮助您更好地理解和应用Modbus TCP协议，并根据实际需求进行修改和扩展。