少有人走的路1、相关概念
1.1 Modbus
Modbus是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议， Modbus提供了通用的语言在设备之间建立主从式的通信，Modbus协议简单、开放、易于实现，且支持多种物理层通信介质(RS232、RS485、TCP/IP网络等)，因此成为了工业领域通信协议的业界标准之一。我们今天要介绍的是一种基于以太网TCP/IP的应用层协议——Modbus TCP/IP协议。
1.2 Modbus TCP
Modbus TCP是Modbus协议在以太网上的一种实现，它保留了Modbus协议的核心功能和数据模型，但对消息封装进行了调整，使其符合TCP/IP的要求。在进行下一步之前我们首先对Modbus中的一些概念做一个了解。
1.3存储区
存储的数据类型分为布尔量和寄存器
1.3.1布尔量
如水阀的开关、灯的开关等数据。
1.3.2寄存器
如流速、导电率、温湿度、空气浓度等数据。
Modbus规定了4个存储区，分别是0、1、3、4，对应下面表格内容，具体为：
0区：可读可写的布尔量
1区：只读布尔量
3区：只读寄存器
4区：可读可写的寄存器
1.4功能码
Modbus定义了一系列的功能码，这些功能码表示了主站请求从站执行的具体操作，下面表格是一些常见的功能码，具体为：
1.4.1读操作
0x01：读输出线圈状态。
0x02：读输入线圈状态。
0x03：读输出寄存器的值。
0x04：读输入寄存器的值。
1.4.2写操作
0x05：写单个线圈状态。
0x06：写单个寄存器的值。
0x0F：写多个线圈状态。
0x10：写多个寄存器的值。
1.5 协议报文
Modbus TCP/IP的报文被封装在一个标准的TCP数据段内，而不是像串行通信那样直接在物理层上发送。TCP报文提供了端到端的可靠传输，包括数据分段、重传、流量控制和拥塞控制等机制。
Modbus TCP/IP的报文帧主要包括：
MBAP头：包含事务标识符、协议标识符、消息长度、设备地址
Modbus PDU：原始Modbus协议的数据部分，包括功能码、数据地址和数据值。
下面我们用一个表格来根据一段报文解释这两部分的具体内容：
主站发送报文：
从站响应报文：
从上面的报文中我们可以知道：
事务标识符：占2个字节，一次通信的过程中主站和从站的报文帧的事务标识符是一致的。
协议标识符：占2个字节，00 00表示Modbus TCP协议。
后面报文的长度：占2个字节，表示后面报文的长度。
从站地址：占1个字节，表示设备的地址，也就是Salve ID的值。
功能码：占1个字节，例子中的03表示的是读输出寄存器的值。
起始地址：占2个字节，表示从该设备的哪个位置开始读。
读取数量：占2个字节，表示从起始位置往后读的数量。
长度：占2个字节，表示后面还报文的长度。
对应的值：根据不同的存储类型所占的字节不同。
接下来我们通过工具来模拟Modbus TCP通讯。
2、工具使用
2.1 Modbus Slave
打开软件之后点击菜单栏的Connection→Connect，如图所示：
在弹出的界面选择协议类型为Modbus TCP/IP，输入IP，端口号点击OK
随后点击Setup→Slave Definition...进入从站设置界面
下面我们新建四个不同存储区的窗口来为后面模拟通讯做准备
根据图中任意方式都可以新建窗口。
可以看到四个窗口在从站地址为2，功能码分别为01、02、03、04。
需要注意的是01、02表示的是读输出线圈和输入线圈，只有开关量，对应的数值为1=On，0=Off。
03、04表示的是读输出寄存器和输入寄存器，
好了，接下来我们去使用工具模拟主站来读取从站的数据。在此之前我们可以勾选Auto increment模拟数据处于变化状态。
2.2 Modbus Poll
使用和从站相同的方法连接之后新建四个窗口分别读取，可以看到读取实时数据成功。
也可以通过查看日志确保主机处于正常读取状态。
下面我们通过使用modbus-master-tcp模拟一个主站去和从站之间进行通信。
3、Java模拟主站
3.1使用modbus-master-tcp库
modbus-master-tcp是基于Netty编写，支持异步与并发。
下面通过Java模拟主站读取从站线圈状态：
输出结果：
