关于Modbus TCP 编码及解码方式分析_modbus编码方式

一.Modbus TCP 基本概念

1.基本概念

①Coil和Register
　　Modbus中定义的两种数据类型。Coil是位（bit）变量；Register是整型（Word，即16-bit）变量。
②Slave和Master与Server和Client
　　同一种设备在不同领域的不同叫法。
　　Slave： 工业自动化用语；响应请求；
　　Master：工业自动化用语；发送请求；
　　Server：IT用语；响应请求；
　　Client：IT用语；发送请求；
　　在Modbus中，Slave和Server意思相同，Master和Client意思相同。

2.Modbus数据模型

　　Modbus中，数据可以分为两大类，分别为Coil和Register，每一种数据，根据读写方式的不同，又可细分为两种（只读，读写）。
　　Modbus四种数据类型：
　　Discretes Input　　　　位变量　　　　只读
　　Coils　　　　　　　　  位变量　　　　读写
　　Input Registers　　　　16-bit整型 　 只读
　　Holding Registers 　　  16-bit整型 　 读写
　　通常，在Slave端中，定义四张表来实现四种数据。

3.Modbus地址范围对应表

设备地址 　　　　Modbus地址　　    描述 　　                功能 　　R/W
1~10000 　　    address-1           Coils（Output）       0          R/W
10001~20000   address-10001    Discrete Inputs        01        R
30001~40000   address-30001    Input Registers        04        R
40001~50000   address-40001    Holding Registers     03        R/W

4.Modbus变量地址

映射地址             Function Code         地址类型          R/W          描述
0xxxx               01,05,15                 Coil                R/W          -
1xxxx               02                          离散输入          R              -
2xxxx               03,04,06,16            浮点寄存器       R/W          两个连续16-bit寄存器表示一个浮点数（IEEE754）
3xxxx               04                          输入寄存器       R              每个寄存器表示一个16-bit无符号整数（0~65535）
4xxxx               03,06,16                保持寄存器        R/W          -
5xxxx               03,04,06,16           ASCII字符         R/W          每个寄存器表示两个ASCII字符

二.Modbus TCP 大小端概念

国内设备基本上是A B C D顺序，国外设备基本上是B A D C顺序。低位优先字节交换。使用两个寄存器。
使用IEEE 754规范，如显示不正常可进行 字节顺序 交换位置即可。如下：

Float Big-endian     字节顺序:A B C D
Float Little-endian   字节顺序:D C B A
Float Big-endian byte swap      字节顺序:B A D C
Float Little-endian byte swap    字节顺序:C D A B

举个栗子：41  8C  E8  EE
字节顺序： A    B     C   D

A B C D


B A D C


A B C D


B A D C
    

三.Modbus TCP 中常用编码解码方式

    在本案例中，Proface 设备使用编码方式为 GB18030, 可以传输字符与汉字。

GB18030 与 Unicode

GB18030 和 Unicode 相当于两套单独的编码体系，它们都对世界上大部分字符进行编码，赋予每个字符一个唯一的编号，只不过对于同一个字符，GB18030 和 Unicode 对应的编号是不一样的， 比如：汉字 "中" 字的 GB18030 编码是 0xD6D0, 对应的 Unicode 码元是 0x4E2D， 从这一点上可以认为 GB18030 是一种 Unicode 的转换格式

注意：要表达 Unicode 的编码格式才真正算得上 Unicode 转换格式，所以严格意义上说 GB18030 并不是真正的 Unicode 转换格式

GB18030 既是字符集又是编码格式，也即字符在字符集中的编号以及存储是进行编码用的编号是完全相同的，而 Unicode 仅仅是字符集，它只规定了字符的唯一编号，它的存储是用其他的编码格式的，比如 UTF8、UTF16 等等

既然 GB18030 和 Unicode 都能表示世界上大部分字符，为什么要弄两套字符集呢，一套的话不更有利于信息的传播吗？

1、在 Unicode 出现之前，没有统一的字符编码，每个操作系统上都有自己的一套编码标准，像早期的 window 上需要安装字符集，才能支持中文，这里的字符集就是微软自定的标准，换个其他系统就会失效

2、对于大部分中文字符来说，采用 GB18030 编码的话，只需两个字节，如果采用 UTF8 编码，就需要三个字节， 所以用 GB18030 存储和传输更节省空间

  

【转】彻底搞明白 GB2312、GBK 、GB18030和UTF-8-CSDN博客

编码解码网站：

编码列表 - 在线工具 (toolhelper.cn)

文本字符集编码查询 (lddgo.net)

三.解析案例

3.1源word array数组

[57789,64441,20302,8267,8224,8224,8224,8224,8224,8224,21315,17952,16716,18765,18254,21536,13111,22319,12082,22612]   

3.2 源word Aarry 对应中文描述

结果NOK      CS   FLAMING  TL73/W2/TX

注意中间有空格，空格对应十进制为8224

3.3 利用网络编码解码工具进行解析

字符是先编码成二进制，然后再调大小端， 以上是发送端编码，接收端为逆序解码

3.3 利用AI 工具帮忙解析

提示词“  kepserver 使用Modbus-tcp 协议，作为Master 端，收到数据为word array 数据类型，其中数组第一个word 十进制值为“57789”，根据application显示对比，确定“57789” 对应的就是汉字“结”，请根据以上对应关系，推断出编码方式和大小端使用方式，详细点谢谢！”

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其实，AI做黑盒分析还是很难，至少免费的AI工具不行，需要多多训练。