Modbus 异常响应
前面 Modbus 功能码 中提到，对于广播模式以外的查询报文，如果一切正常，从站设备会返回一个正常响应报文。但是，如果出现差错，会怎么办呢？—— 没错，从站设备会返回异常响应报文。
异常响应
通常来说，在 Modbus 主设备（客户端）和从设备（服务器）的通信过程中，存在以下 4 种处理反馈：
- 正常接收，正常处理，返回正常响应报文。
- 因为通信错误等原因，造成从站设备没有接收到查询报文，主站设备将按超时处理。
- 从站设备接收到查询报文，但报文存在错误（例如 LRC、CRC 错误等），从站设备将丢弃报文不响应，主站设备将按超时处理。
- 从站设备接收到正确的报文，但是超过处理范围（例如不存在的功能码或者寄存器等），从站设备将按返回包含异常码（Exception Code）的响应报文。
下图大致展示了 Modbus 的查询报文、正常响应报文和异常响应报文的帧格式。
异常功能码
异常响应报文由从站地址、功能码以及异常码构成。其中，功能码与正常响应报文不同，在异常响应报文中，功能码最高位（即 MSB）被设置为 1。
因为 Modbus 协议中功能码占用一个字节，因此可以用如下表达式描述正常功能码和异常功能码的关系：
异常功能码 = 正常功能码 + 0x80
异常帧
与正常报文类似，从设备给主设备回复的异常报文 也包含 4 个域：
| 域 | 定义 | 大小（RTU 格式） | 描述 |
|---|---|---|---|
| 1 | 从设备号（地址） | 1 个字节 | 从设备的唯一地址，1-247 |
| 2 | 异常功能码 | 1 个字节 | 请求功能码 + 128（0x80） |
| 3 | 异常数据 | n 个字节 | 异常码（看下面说明） |
| 4 | 校验和 | 2 个字节 | CRC 校验和（ASCII 为 LRC） |
异常数据域通常存放异常码，至于返回什么异常码则依赖于此次通信发生了何种错误。
下表列出了 Modbus 协议中常见的异常码。
| 异常码 | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 01 (0x01) | 非法功能码 | 从站设备不支持此功能码。 |
| 02 (0x02) | 非法数据地址 | 指定的数据地址在从站设备中不存在。 |
| 03 (0x03) | 非法数据值 | 指定的数据超过范围或者不允许使用。 |
| 04 (0x04) | 从站设备故障 | 从站设备处理响应的过程中，出现未知错误等。 |
| 05 (0x05) | 确认 | 从站设备已经接受请求， 并且正在处理这个请求，但是需要长持续时间进行这些操作，返回这个响应防止在客户机（或主站）中发生超时错误，客户机（或主机）可以继续发送轮询程序完成报文来确认是否完成处理。 |
| 06 (0x06) | 从站设备忙 | 从站设备正在处理长持续时间的程序命令。 |
| 07 (0x07) | 否定确认 | 从站设备无法执行主站设备发送的请求。 |
| 08 (0x08) | 存储奇偶性差错 | 指示扩展文件区不能通过一致性校验。 |
| 10 (0x0A) | 不可用的网关路径 | 与网关一起使用，指示网关不能为处理请求分配输入端口值输出端口的内部通信路径。通常意味着网关是错误配置的或过载的。 |
| 11 (0x0B) | 网关目标设备响应失败 | 与网关一起使用，指示没有从目标设备中获得响应，通常意味着设备未在网络中。 |