唯讀型記憶體-讀取指令(04)

當數值較大時，若分別以不同資料格式（例如 float32 或 int64）進行讀取與換算，因內部計算方式不同，可能會出現非常小的差異，通常小於 1/10,000，屬於正常現象。讀取指令中register長度必需小於等於 20個 register。超過該長度的指令會被忽略。

Function Code 功能碼 04

用途： 此記憶體區域專門用於儲存設備的即時狀態、測量結果和流量狀態相關的記憶體。

特性： 數據具有唯讀特性，只能通過讀取指令獲取數值，無法通過寫入指令進行修改。

唯讀型記憶體-讀取指令(04)格式

Modbus RTU 讀取唯讀型記憶體讀取指令 (04) 範例

以唯讀型記憶體讀取指令（04）為例，說明在累積流量為 20000.5 公升時，應如何發送指令並將回傳的資料解析為十進位數值。

主站發送讀取指令 (TX 訊框)

根據設備規格，累積流量採 Float32 格式，佔用 2 個暫存器（共 4 bytes），因此讀取數量需設定為 00 02。主站需發送 Modbus 功能碼 04（讀取輸入暫存器），以讀取從位址 0000 開始的 2 個暫存器數據。

TX 請求指令： 01 04 00 00 00 02 71 CB

• Slave Address = 01

• Function Code = 04

• 起始暫存器位址 = 00 00

• 讀取數量 = 00 02 (2 個暫存器)

• CRC 校驗碼 = 71 CB

從站回覆數據 (RX 訊框)

從站收到讀取請求後，將內部儲存的 20000.5 升（Float32）數據，依 Modbus Register Big Endian（高位元組在前） 與 IEEE 754 Float32 格式，封裝為 4 個位元組回傳。

RX 回覆數據： 01 04 04 45 9C 40 00 E2 56

• Slave Address = 01

• Function Code = 04

• Byte Count（資料位元組數）= 04 (4 Bytes)

• Data（資料欄位） = 45 9C 40 00

• CRC 校驗碼 = E2 56

數據解析與轉換 (轉回十進制)

步驟 A：排列數據

由於設定為 大端模式 (Big Endian)，資料的最高位元組放在最前面，因此 4 個位元組的順序就是收到的順序：

459C4000 ₁₆

步驟 B：拆解 Float32 結構 (SEM: S-符號位, E-指數位, M-尾數位)

將 459C4000 ₁₆ 轉換為32位二進位制

部分	二進制數值	位元數	說明
S (符號位)	0	1 bit	0=正數
E (指數位)	10001011	8 bits	139₁₀。 實際指數： 139 - 127 (Float 32 偏移量) = 12
M (尾數位)	001110001...	23 bits	有效數字 1.M

步驟 C：計算數值

根據 IEEE 754 公式：

• 指數位：E = 10001011 轉換為10 進位制

10001011₂ 
= (1 x 2⁷) + (0 x 2⁶) + (0 x 2⁵) +  (0 x 2⁴)
  + (1 x 2³) +  (0 x 2²) +  (1 x 2¹) +  (1 x 2⁰) 
= 128 + 0 + 0 + 0 + 8 + 0 + 2 + 1 
= 139₁₀

在 IEEE 754 Float32 標準中，指數位採用偏移表示法表示正指數和負指數，標準規定的偏移量 (Bias) 是 127，因此實際指數是 139 - 127 = 12

• 尾數部分：M=0011100100000000000000

有效數字 1.M：1.001110001 (後面的零可以忽略)

• 得根據 IEEE754 浮點數數值表示為

$$(-1)⁰ × 1.001110001 × 2¹²$$

將小數點向右移動 12 位：

• 將這個二進制數轉換回十進制：

數值 = 2¹⁴+2¹¹+2¹⁰+2⁹+2⁵+2⁻¹
    = 16384 + 2048 + 1024 + 512 + 32 + 0.5
    = 20000.5

得請求累積流量，RX 回覆數據： 01 04 04 45 9C 40 00 E2 56 值為 20000.5 升

Modbus 不同格式間的轉換器