4、功能码详解（一）：01H读线圈、02H读离散输入、03H读保持寄存器、04H读输入寄存器
好，咱们今天来啃Modbus RTU里最基础、也最常用的四个功能码。说白了，这哥儿四个就是PLC和上位机之间最常用的“读”操作。我刚开始搞工业通信那会儿，就是靠这几个功能码把现场设备一个个“盘活”的。
你想想看，一个自动化系统里，你总得知道开关按没按、传感器通没通、温度是多少、压力是多少吧？这四个功能码，正好覆盖了这些需求。咱们一个一个来拆解。
4.1 01H - 读线圈（Read Coils）
这个功能码，读的是PLC或者远程IO模块里的数字量输出。也就是那些继电器、接触器、指示灯的状态。嗯，这里要注意：它读的是输出线圈，不是输入。
我记得有一次在现场调试，一个老电工非说01H能读按钮状态，结果折腾了半天。其实按钮是输入，得用02H。这个坑我踩过，你们别踩。
报文格式：
请求：01 01 00 00 00 0A 3D CC
响应：01 01 02 CD 0B B7 8C我来拆解一下：
- 请求报文：从站地址01，功能码01，起始地址0000（从第0个线圈开始），读取10个线圈（000A），CRC校验3DCC。
- 响应报文：从站地址01，功能码01，数据长度02字节，数据CD 0B（二进制：1100 1101 0000 1011），CRC校验B78C。
这里有个细节：线圈地址是从0开始的。但在很多组态软件里，你看到的地址可能是00001这种格式。其实它对应的是协议里的地址0。我个人习惯在写程序时，直接按协议地址来，省得换算搞晕。
重点：01H读的是输出线圈，不是输入。每个线圈占1位，返回的数据按字节打包，高位在前。
我的小技巧：如果你不确定读回来的数据对不对，拿个计算器把十六进制转成二进制，对着位图看。我当年就是这么干的，虽然慢，但踏实。
4.2 02H - 读离散输入（Read Discrete Inputs）
这个功能码，读的是数字量输入。比如按钮、限位开关、光电传感器的状态。说白了，就是读“外部世界给PLC的信号”。
报文结构和01H几乎一模一样，就是功能码从01变成了02。
请求：01 02 00 00 00 0A 79 C9
响应：01 02 02 CD 0B B8 0C你看，除了功能码和CRC，其他都一样。但千万别搞混。我见过有人把02H当01H用，结果读回来的数据全是0，还以为是设备坏了。其实是你读错了对象。
应用场景：
- 读取按钮状态（启动、停止、急停）
- 读取传感器信号（光电、接近、磁性开关）
- 读取设备状态（运行、故障、就绪）
注意：离散输入是只读的。你不能通过Modbus去写它。想控制输出？那是05H、0FH的事，后面会讲。
4.3 03H - 读保持寄存器（Read Holding Registers）
这个功能码，可以说是Modbus里最常用的一个。它读的是保持寄存器，也就是那些可以读也可以写的寄存器。比如变频器的频率设定值、PID的目标值、设备的运行参数。
为什么它最常用？因为保持寄存器既能读又能写，灵活性最高。我做过一个项目，整个上位机监控系统，90%的通信都是靠03H和06H（写单个寄存器）完成的。
报文格式：
请求：01 03 00 00 00 02 C4 0B
响应：01 03 04 00 0A 00 14 7A 5E拆解一下：
- 请求：从站地址01，功能码03，起始地址0000，读取2个寄存器（0002），CRC校验C40B。
- 响应：从站地址01，功能码03，数据长度04字节（2个寄存器×2字节），数据00 0A（十进制10）和00 14（十进制20），CRC校验7A5E。
这里有个关键点：每个寄存器是16位的，也就是2个字节。读取N个寄存器，返回的数据长度就是N×2字节。这个千万别算错，不然解析数据会乱套。
重要：保持寄存器的地址范围通常是40001-4xxxx（PLC地址），对应协议地址0-65535。但不同厂家可能偏移不同，一定要看设备手册。
避坑指南：我曾经遇到过一台温控器，手册上写保持寄存器地址是40001，但实际协议地址是0。结果我按40001发请求，设备死活不回。后来才发现，它用的是0基址。所以，一定要确认地址偏移。
4.4 04H - 读输入寄存器（Read Input Registers）
这个功能码，读的是输入寄存器。它和03H的区别在于：输入寄存器是只读的。通常用来读取模拟量输入，比如温度、压力、流量等传感器的测量值。
你想想看，一个4-20mA的变送器，把温度信号变成电流，PLC的模拟量模块把它转成数字量。这个数字量，就存在输入寄存器里。你想读它？用04H。
请求：01 04 00 00 00 02 71 CB
响应：01 04 04 01 2C 00 FA 7B 9E报文结构和03H完全一样，就是功能码不同。返回的数据格式也一样，每个寄存器2个字节。
应用场景：
- 读取模拟量输入（4-20mA、0-10V）
- 读取传感器原始值（AD转换结果）
- 读取设备状态字（只读的状态信息）
注意：输入寄存器是只读的。你不能通过Modbus去修改它。想写参数？请用03H对应的保持寄存器。
4.5 四个功能码对比总结
好了，咱们把这四个功能码放在一起对比一下，这样你心里就有数了。
| 功能码 | 名称 | 读写属性 | 数据单位 | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|
| 01H | 读线圈 | 只读（输出） | 位（1 bit） | 继电器、指示灯、接触器 |
| 02H | 读离散输入 | 只读（输入） | 位（1 bit） | 按钮、限位开关、传感器 |
| 03H | 读保持寄存器 | 可读可写 | 字（16 bit） | 参数设定、运行数据 |
| 04H | 读输入寄存器 | 只读 | 字（16 bit） | 模拟量输入、传感器值 |
说白了，01H和02H是读“开关量”的，一个读输出，一个读输入。03H和04H是读“模拟量”的，一个可读可写，一个只能读。记住这个，你就不会用错了。
我的建议：刚开始学的时候，先拿一个Modbus调试工具（比如ModScan、Modbus Poll），对着一个真实的从站设备，一个一个功能码试。读回来的数据，对照手册看对不对。这样上手最快。
嗯，这四个功能码就讲到这里。下一节咱们讲写操作：05H写单个线圈、06H写单个寄存器、0FH写多个线圈、10H写多个寄存器。到时候你会发现，写操作比读操作要小心得多，因为写错了可是会出事故的。