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理解Modbus地址：设备手册地址 (40001) vs. 协议地址 (0)

news 2025/9/27 6:29:43

理解Modbus地址：设备手册地址 (40001) vs. 协议地址 (0)

你提出的问题“协议中使用的地址是从0开始的，如何理解40001号寄存器在协议帧中地址为0x0000”是理解 Modbus 通信的关键。

简单来说，Modbus 存在两套地址系统：

设备地址 (或叫“人机界面地址”): 这是你在设备手册、上位机软件界面上看到的地址，例如 40001、30005。这套地址是给人看的，它的首位数字有特殊含义，方便工程师快速识别数据区。
- 4xxxx: 保持寄存器 (Holding Register)
- 3xxxx: 输入寄存器 (Input Register)
- 1xxxx: 离散量输入 (Discrete Input)
- 0xxxx: 线圈 (Coil)
协议地址 (或叫“PDU地址”/“偏移量地址”): 这是在实际的 Modbus 通信报文（数据帧）中使用的地址。这套地址是给机器通信用的，它是一个从 0 开始的、连续的索引（偏移量）。计算机处理从0开始的索引效率最高。

核心换算规则：

协议地址 = 设备地址 - 地址偏移量

数据类型	设备地址范围	地址偏移量	示例 (设备地址 -> 协议地址)
线圈 (Coil)	00001 - 09999	1	`00001` -> `0`
离散量输入	10001 - 19999	10001	`10001` -> `0`
输入寄存器	30001 - 39999	30001	`30001` -> `0`
保持寄存器	40001 - 49999	40001	`40001` -> `0`

所以，对于你的问题：要访问设备手册上的 40001 号保持寄存器，根据规则，它的协议地址就是 40001 - 40001 = 0。在16位的协议地址中，0 就表示为 0x0000。

带入具体开发场景中讲解

假设我们有一个智能电表，需要通过 Modbus RTU 读取它的当前电压值。

第一步：查阅设备手册

我们翻开电表的技术手册，找到 Modbus 通信地址表，可能会看到类似这样的内容：

功能	设备地址	数据类型	长度	读/写	单位	描述
A相电压	40101	16位无符号整型	1	R	0.1V	读取A相电压，值为2205代表220.5V
B相电压	40102	16位无符号整型	1	R	0.1V	读取B相电压
C相电压	40103	16位无符号整型	1	R	0.1V	读取C相电压

我们要读取的是 A相电压，其设备地址为 40101。

第二步：计算协议地址

根据我们查阅手册得到的信息：

数据类型: 保持寄存器 (因为地址是 4xxxx 开头)
设备地址: 40101
地址偏移量: 40001

现在我们进行计算： 协议地址 = 40101 - 40001 = 100

所以，在我们的代码或者通信协议帧中，需要使用的地址是 100 (十进制)，转换成十六进制就是 0x0064。

第三步：编写代码 (以 Python 和 `pymodbus` 库为例)

很多 Modbus 库已经为我们处理了部分底层细节，但地址参数仍然需要我们传入计算后的协议地址。

from pymodbus.client import ModbusSerialClient as ModbusClient# 假设电表串口连接在 COM3, 波特率 9600, 设备从站地址为 1
client = ModbusClient(method='rtu', port='COM3', baudrate=9600, stopbits=1, bytesize=8, parity='N')
client.connect()# 电表的从站ID
SLAVE_ID = 1# --- 关键在这里 ---
# 我们在手册上看到的地址是 40101
# 我们计算出的协议地址是 100
# 我们要读取1个寄存器
try:# 调用 "read_holding_registers" 函数# 第一个参数是起始的协议地址 (100)# 第二个参数是要读取的寄存器数量 (1)# 第三个参数是从站IDresponse = client.read_holding_registers(address=100, count=1, slave=SLAVE_ID)if not response.isError():# response.registers 是一个列表，包含读取到的值voltage_raw = response.registers[0]# 根据手册，单位是 0.1V，所以需要除以10voltage_real = voltage_raw / 10.0print(f"成功读取到A相电压: {voltage_real} V") # 例如: 成功读取到A相电压: 220.5 Velse:print(f"读取失败: {response}")except Exception as e:print(f"发生错误: {e}")finally:client.close()

在上面的代码中，我们传入的 address 参数是 100，而不是 40101。Modbus 库会把 100 转换为 0x0064 并构建协议帧。

第四步：分析实际的 Modbus RTU 协议帧 (底层视角)

当上述 Python 代码运行时，它通过串口发送出去的原始数据帧 (Request Frame) 会是这样的 (十六进制表示)：

01 03 00 64 00 01 C5 D5

我们来解析一下这串数据：

01: 从站地址 - 我们要访问的设备ID，即 SLAVE_ID = 1。
03: 功能码 - 0x03 代表 "读取保持寄存器"。
00 64: 起始地址 (协议地址) - 这就是我们计算出的协议地址 100 的十六进制表示 (0x0064)。这直接回答了你的问题，帧里面用的是偏移量地址。
00 01: 寄存器数量 - 我们要读取 1 个寄存器。
C5 D5: CRC校验 - 用于验证数据完整性的校验码。

总结

分清两个角色：设备手册地址是给人看的“路标”（如 40101），协议地址是邮差（机器）实际使用的“内部编号”（如 100）。
记住换算：在编程或配置工具时，你看到的是设备手册地址，但输入到软件或代码里的一定是减去偏移量 (1, 10001, 30001, 40001) 之后的协议地址。
库的封装：现代的很多 Modbus 库和软件工具，为了方便用户，可能会允许你直接输入 40101，它在内部自动帮你计算。但理解这个转换原理，能让你在遇到问题时，知道如何排查，并能看懂抓包工具捕获的原始数据。