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Modbus RTU 0x14 收发 ADU 示例

1. 示例条件

本示例使用功能码 0x14 读取文件记录，按照当前工程只处理一个子请求的格式编写。

从站地址：        1
引用类型：        0x06
文件号：          0
起始记录号：      0
读取数量：        2个寄存器
第一个寄存器值：  0x1234
第二个寄存器值：  0x5678

2. 请求帧

2.1 完整请求 ADU

以下内容可以直接复制到十六进制串口助手发送：

01 14 07 06 00 00 00 00 00 02 78 E5

请求帧长度为：

12字节

2.2 请求帧解析

字节	含义	说明
`01`	从站地址	从站地址为1
`14`	功能码	读取文件记录
`07`	后续字节数	一个子请求固定占7字节
`06`	引用类型	Modbus文件记录规定为`0x06`
`00 00`	文件号	文件0
`00 00`	起始记录号	从记录0开始
`00 02`	记录长度	读取2个16位寄存器
`78 E5`	CRC16	CRC低字节`78`在前，高字节`E5`在后

请求帧中参与CRC计算的是：

01 14 07 06 00 00 00 00 00 02

计算得到：

CRC16 = 0xE578

Modbus RTU发送CRC时低字节在前，因此帧尾为：

78 E5

3. 正常响应帧

假设文件0的记录0和记录1分别保存：

记录0 = 0x1234
记录1 = 0x5678

3.1 完整响应 ADU

01 14 06 05 06 12 34 56 78 92 FE

响应帧长度为：

11字节

3.2 响应帧解析

字节	含义	说明
`01`	从站地址	响应来自从站1
`14`	功能码	读取文件记录
`06`	响应数据总字节数	后续子响应共6字节
`05`	子响应长度	引用类型1字节加寄存器数据4字节
`06`	引用类型	固定为`0x06`
`12 34`	第一个寄存器	值为`0x1234`
`56 78`	第二个寄存器	值为`0x5678`
`92 FE`	CRC16	CRC低字节`92`在前，高字节`FE`在后

响应帧中参与CRC计算的是：

01 14 06 05 06 12 34 56 78

计算得到：

CRC16 = 0xFE92

因此响应帧尾发送：

92 FE

4. 长度计算

读取数量为 quantity 时，单子请求的请求帧长度固定为：

12字节

正常响应中的字段为：

子响应长度 = 1 + quantity × 2
响应数据总字节数 = 2 + quantity × 2
完整响应ADU长度 = 7 + quantity × 2

本例读取2个寄存器：

子响应长度 = 1 + 2 × 2 = 5字节
响应数据总字节数 = 2 + 2 × 2 = 6字节
完整响应ADU长度 = 7 + 2 × 2 = 11字节

5. 与当前代码的对应关系

请求帧中的参数由以下代码解析：

fileNumber = ModbusGetU16Be(&request[4]);
recordNumber = ModbusGetU16Be(&request[6]);
quantity = ModbusGetU16Be(&request[8]);

响应帧字段对应：

ModbusTxFrame[0] = ModbusSlaveAddress;
ModbusTxFrame[1] = 0x14U;
ModbusTxFrame[2] = (uint8_t)(2U + quantity * 2U);
ModbusTxFrame[3] = (uint8_t)(1U + quantity * 2U);
ModbusTxFrame[4] = 0x06U;

如果后续将文件号改为标准的一基编号，即文件号使用 1～16，测试请求中的文件号需要由：

00 00

改为：

00 01

同时重新计算请求帧CRC。

6. 读取124个寄存器的示例

6.1 请求条件

从站地址：    1
引用类型：    0x06
文件号：      0
起始记录号：  0
读取数量：    124个寄存器，即0x007C

6.2 完整请求ADU

以下请求可以直接复制到十六进制串口助手发送：

01 14 07 06 00 00 00 00 00 7C F8 C5

请求帧长度为：

12字节

请求帧解析如下：

字节	含义
`01`	从站地址为1
`14`	读取文件记录功能码
`07`	当前子请求包含7个字节
`06`	引用类型
`00 00`	文件号0
`00 00`	从记录0开始读取
`00 7C`	读取124个寄存器
`F8 C5`	CRC低字节、CRC高字节

参与CRC计算的内容为：

01 14 07 06 00 00 00 00 00 7C

计算结果为：

CRC16 = 0xC5F8

因此请求帧末尾按照低字节在前的顺序发送：

F8 C5

6.3 正常响应格式

读取124个寄存器时，寄存器数据占用：

124 × 2 = 248字节 = 0xF8字节

子响应长度为：

引用类型1字节 + 寄存器数据248字节
= 249字节
= 0xF9字节

响应数据总字节数为：

子响应长度字段1字节 + 子响应249字节
= 250字节
= 0xFA字节

所以正常响应格式为：

01 14 FA F9 06 [248字节寄存器数据] CRC低 CRC高

完整响应ADU长度为：

从站地址1字节
+ 功能码1字节
+ 响应数据总字节数字段1字节
+ 子响应长度字段1字节
+ 引用类型1字节
+ 寄存器数据248字节
+ CRC 2字节
= 255字节

该响应可以放入当前工程的256字节发送缓冲区：

static uint8_t ModbusTxFrame[256];

6.4 所有寄存器值均为0时的响应

假设读取的124个寄存器全部为 0x0000，响应帧的开头为：

01 14 FA F9 06

随后是248个 00 数据字节，帧尾CRC为：

6C 45

即：

01 14 FA F9 06 [248个00] 6C 45

该响应的CRC计算值为：

CRC16 = 0x456C

Modbus RTU按照低字节在前发送，因此CRC字段为：

6C 45

6.5 对应的代码限制

发送缓冲区长度为256字节时，单个0x14子请求最多读取124个寄存器，因此数量检查应为：

if ((quantity == 0U) || (quantity > 124U))
{
    ModbusSlaveStatistics.illegalValueCount++;
    return ModbusBuildException(
        request[1],
        MODBUS_EX_ILLEGAL_VALUE);
}

如果每个 MODBUS_HISTORY_ITEM 为520字节，即260个16位寄存器，还必须保证本次读取不超过当前文件：

if (((uint32_t)recordNumber + quantity) > 260UL)
{
    ModbusSlaveStatistics.illegalAddressCount++;
    return ModbusBuildException(
        request[1],
        MODBUS_EX_ILLEGAL_ADDRESS);
}

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