Modbus Application Protocol Specification（V1.1b3）是定位于Modbus 应用层标准，只规定第 7 层 PDU，独立于 RS485、TCP 等底层传输。统一规定跨传输链路的 Modbus 请求 / 应答语义、数据寻址方式、功能码与错误响应，保证不同厂商设备互通。

    国内等同国标：GB/T 19582.1-2008《基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范 第 1 部分：Modbus 应用协议》，2008-09-01实施,代替GB/Z 19582.1-2004。

一、通信模型

采用 客户端 / 服务器（Client/Server） 请求 - 应答模型（原主从 Master/Slave）。

1. 客户端：发起请求。

2. 服务器：接收请求、执行操作、返回应答。

3. 规则：服务器不能主动发送数据，必须由客户端轮询。

二、核心报文单元：PDU（协议数据单元）

1．PDU = 功能码(1字节) + 数据域(N字节)。

2．PDU 是通用载荷，Modbus RTU / ASCII / TCP 共用。

3．ADU（应用数据单元）= 传输层头部 + PDU + 校验（不同链路格式不同）。 

4． RTU：从站地址 + PDU + CRC

5．TCP：MBAP 头 (7字节) + PDU

三、四种标准数据模型（协议最核心）

重点：报文中地址为0 起始；设备手册常标注 1 起始，程序要 - 1。

    1.  线圈 Coils：1bit，读写（开关输出）。

    2.  离散输入 Discrete Inputs：1bit，只读（开关输入）。

    3.  保持寄存器 Holding Registers：16bit，读写（参数、设定值）。

    4.  输入寄存器 Input Registers：16bit，只读（采集模拟量）。

四、标准功能码（公共功能码）

1. 读取类：01，读线圈； 02，读离散输入； 03，读保持寄存器； 04，读输入寄存器。

2. 写入类：05，写单个线圈； 06，写单个保持寄存器； 15 (0x0F)，写多个线圈； 16 (0x10)，写多个保持寄存器。

3. 复合功能：23 (0x17)，同时读写保持寄存器。

4. 异常应答规则：原功能码 + 0x80，后跟 1 字节异常码。

五、标准异常码（Exception Code）

Modbus 标准异常码为 1 字节数值（0x01-0x0B），位于异常响应帧数据域；异常响应特征为‌功能码最高位置 1（原码 +0x80）‌。‌

核心标准异常码列表：

‌0x01 非法功能‌：从站不支持请求的功能码或处于未配置状态无法执行该操作 。

‌0x02 非法数据地址‌：请求的寄存器地址不存在、超出范围或对该类型地址不可访问（最常见）。

‌0x03 非法数据值‌：请求中的数据值（如写入值）超出从站允许范围或格式错误。

‌0x04 从站设备故障‌：从站处理请求时发生不可恢复的内部错误。

‌0x05 确认‌：从站已接收长时操作命令（如编程），正在处理中，主站需稍后轮询确认 。

‌0x06 从站忙‌：从站正处理长时任务，暂时无法接受新请求，主站应稍后重试 。

‌0x08 存储奇偶校验错误‌：扩展文件区读取时检测到内存/存储奇偶校验失败（特定功能码使用）。

‌0x0A 网关路径不可用‌：网关配置错误或过载，无法分配内部通信路径（仅网关模式）。

‌0x0B 网关目标设备响应失败‌：网关未收到目标从站的响应（仅网关模式）。

六、数据编码强制规则

1. 16 位数值：大端模式 Big-Endian（高字节在前）

2. 线圈状态：ON=0xFF00，OFF=0x0000，禁止其他值

3. 协议未定义 32 位整数、浮点数；高低字节组合属于厂商自定义实现

七、报文长度约束

1. 最大 PDU 长度253字节： 功能码(1字节) + 数据域(252字节)

2. Modbus RTU/ASCII最大ADU 256字节:1字节地址码+253字节PDU+2字节CRC或LRC。

3. Modbus TCP最大长度ADU 260字节:7字节MBAP+253字节PDU。

八、功能码分区

1. 01-64：标准公共功能码

2. 65-72、100~110：厂商预留自定义

3. 128-255：专门用于异常响应

九、文件边界

本应用协议规范不包含：

1.  RS485 时序、CRC/LRC 校验（串行链路规范）

2.  Modbus TCP MBAP 头部、502 端口（TCP 实现指南）