ModBus通信協議
1 1. 主從模式

RS-485上的軟件層協議ModBus主要依賴于主從模式。主從模式是指在半雙工通訊方式上，2個或者2個以上的設備組成的通訊系統中： 
 
(1) 至少且只有一個主機，其他的都是從機
(2) 不管任何時候，從機都不能主動向主機發送數據
(3) 主機具有訪問從機的權限，從機不可以主動訪問從機，任何一次數據交換，都要由主機發起
(4)不管是主機還是從機，系統一旦上電，都要把自己置于接收狀態(或者稱為監聽狀態)
主從機的數據交互，需要：
a. 主機將自己轉為發送狀態
b. 主機按照預先約定的格式發出尋址數據幀。
所謂的約定，可是主機開發者和從機開發者約定好的規約，好，例如主機要通過從機控制接在從機的電機，主機要啟動電機就往從機發0x1，停止電機就往從機發0x2。這就是一種預
先約定好的格式，但是這樣做，互換性、兼容性、通用性差，例如其他公司是約定發送0x03讓電機轉動，發0x04讓電機停止。導致不同廠家的主機、從機不能相互通訊。用戶需要的，就像網絡操作，只要接入有網的網線那么計算機都能上網。
所以說，我們需要一種大家都共同遵循的規則(可以是ModBus，也可以是TCP/IP等上層協議)，這種大家認可，共同遵循的軟件層協議。軟件層協議主要是解決如何解析傳輸的數據，即傳輸的目的或者更加可靠的傳輸數據。
半雙工通訊中，都是主機尋找從機，主機的目的無非有: 主機要發數據給從機，或者主機要從從機中獲取數據。
c. 主機恢復自身的接收狀態
主機等待自身所尋址的從機作回應，也就是說從機接收到主機的尋址命令、數據后一定要回應主機，不然主機會認為從機通訊異常。回應數據包也是要按照ModBus協議規約(其實不局限ModBus，像TCP/IP也需要回應是吧！~)
2. ModBus通訊協議

通俗點來講，ModBus規約了起停電機，主機要分別發送什么命令給從機。ModBus規定主從機之間數據的交互，需要遵循什么樣的格式，如何保證數據在傳輸過程中不發生沖突。只要都遵循這個協議，那么不同廠家的主從機就可以共用了。
ModBus一般是工作在一主多從的場景，還是這個圖： 
 
主機和從機之間的連線不一定是非要485來作為載體，也可以是IIC，SPI。因為ModBus是軟件層的協議，它既可以規約485硬件接線方式，也可以規約其他硬件接線方式。很多資料會寫”基于RS-485的ModBus通訊協議”，意思是底層的0、1數據是通過RS-485方式去傳輸的，0、1的意義則是通過ModBus去解析的。強調，硬件協議可以確保數據得以傳輸出去，軟件協議保障數據的有序傳輸，數據不會發生沖突。
ModBus規定：
(1) 主從模式
有的協議規定是多主模式，意思是系統中的設備都是主機，它們并沒有主從之分，任何時刻，誰想發送數據都可以往總線上發送，例如網絡通信、CAN總線通訊，自然它們自有一套防止數據沖突機制，485由于不具備沖突檢測的硬件機制，所以它必須遵循主從模式。主從模式的原則是，整個系統只能有一個主機，每一個從機都必須有一個唯一的地址
(2) 從機的地址是作為每個從機的唯一標識。地址取值是0-247，0號地址表示廣播地址，廣播地址由主機保留，當主機向0號地址發數據包的時候，每一個從機設備都會收到數據包。也就是說，當主機發出的尋址幀的地址是0的時候，所有從機都要執行主機要求的動作。按理說，從機收到主機的尋址幀之后，是要做出應答包的，但是現在是0號地址，也就是要回的話每臺從機都要回，那么肯定會造成RS-485通訊線上的數據混亂，因此所有從機在主機發0號地址時候不予返回數據包應答。
從機的地址有兩個作用
a. 主機向目標從機發尋址幀時其地址部分為從機地址，這樣主機才可以檢索到目標從機
b. 對于主機的目標從機，當收到主機發來的非0地址時，要做出數據包應答，假設從機要返回數據包給主機，自然是要把數據包放到RS-485總線上，因為每臺從機，其物理連線是在一起的，所以這就會造成其他從機認為數據是要發送給它的現象，所以在從機回復主機的數據包中，加上從機自身的地址，那么其他從機讀取到這個地址值跟自己的地址不相同，就不會去響應了。
(3) ModBus數據包的格式
主機要尋找某臺從機，需要發出相應格式的信息，這就需要談到ModBus的兩種傳輸方式:
a. RTU傳輸方式
RTU實際上也成為二進制方式。假設主機要發送0x23，那就是發送0010 0011，按照485通訊協議，先發高位，即1100 0100。前后分別加上起始、停止位: “起始位 1100 0100 停止位”共10位數據
b. ASC傳輸方式
同樣要發送0x23，它是十六進制數，會將其拆成十位的’2’和個位的’3’，將它們的asc碼依次發出去，’0’的asc碼是0x32，’3’的asc是0x33，轉為二進制為0011 0010和0011 0011，同樣要加上停止、起始位，共20位數據
很明顯，asc傳輸方式比較低，但是由于它傳輸的是asc碼，所以可以利用一些串口終端將其數值打印出來。

特別提醒，RS-485硬件協議決定，對于每一個字節數據的傳輸是先發高位，再發地位，所以假設數組u8型數組revArr[2]存放著接收到的數據，那么接收端解析數據應該是u16型data = revArr[0] * 256 + revArr[1]。