本記事では、RENESASのModbus RTUソリューションを例に、Modbus RTUの通信プロセス全体について解説します。
（画像提供：RENESAS）
バス全体のトポロジ
1台のマスターデバイス（PLC/Raspberry Pi）と、複数のスレーブデバイス（温湿度トランスミッタおよびその他のフィールドデバイス）で構成されます。このシステムではRS485半二重差動バスを採用しています。標準的なリクエスト/レスポンス通信メカニズムに従い、マスターデバイスのみが能動的にコマンドを送信でき、スレーブデバイスは受動的に応答することしかできません。
Modbus UARTシリアルポートの基本パラメータ
（画像提供：RENESAS）
1. ボーレート： 19200bps
2. データ長
- Modbus ASCII：7 bits
- Modbus RTU：8ビット（重要な違いです！RTUは完全なバイナリバイトを送信します）
3. パリティ： 偶数パリティ（産業用温湿度トランスミッタで最も一般的に使用されています。実際の用途ではパリティなしも広く採用されています）
4. ストップビット： 1 bit
5. フロー制御： ハードウェアフロー制御なし
技術的なヒント： マスターおよびすべてのスレーブデバイスのシリアルポートパラメータは、完全に一致している必要があります。一致していない場合、正常な通信を確立できません。
Modbus RTUは、シリアルポートのタイミングに基づいてフレームの境界を識別し、ボーレートによってフレーム認識のための重要な時間閾値が直接決定されます。
通信プロセス全体（スレーブRTUモード）
1. アイドル状態： RS485インターフェースは、デフォルトで受信状態（P31がローレベル）になります。マスターは1秒タイマによって送信を開始し、スレーブはバス状態を継続的に監視します。
2. 送信フェーズ： マスターまたはスレーブがP31ピンをハイレベルにし、UARTはCRCチェックサム付きのRTUバイナリフレームを出力します。
3. 受信フェーズ： P31ピンをローレベルにして、受信状態に切り替えます。UARTはデータをバイト単位でキャッシュし、TAU0モジュールは文字間隔をリアルタイムで監視します。
4. フレーム終了判定： バスのアイドル時間が3.5文字分に達すると、システムはデータ受信を終了し、解析のためにデータをメインループへ転送します。
5. 検証およびアプリケーション処理： CRCチェック、アドレス検証、ファンクションコード検証を行い、ローカルレジスタの読み書きを行い、対応する応答フレームを生成します。
6. ログ出力： すべての送受信フレーム、エラーレコード、およびコールバックイベントは、独立したUARTA0インターフェースを介してデバッグログとして出力されます。
（RENESASのModbus RTU アプリケーションノートより抜粋）
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