计算机技术的飞速发展使得工业由电气化与自动化时代进入了电子信息化时代以及将来的工业4.0时代。工厂大量采用由嵌入式系统等自动化信息技术控制的机械设备来进行产品的生产和制造,使得工厂的生产效率、产品的合格率和机械设备的寿命都得到了前所未有的提高。为了改善工厂中以太网设备的不易扩充、反应不够及时、硬件设备不易更换和接口速度受限等现象,本文阐述了以FPGA为硬件的Modbus协议通信节点的软硬件实现。本文首先对Modbus通信协议的发展状况和研究背景进行了概述,对当今世界上现场总线的发展方向作了简要的论述。同时说明了Modbus模型的原理和应用领域,详细介绍了Modbus协议的传输方式、报文帧结构、主从机通信和定义功能码的实现方式。随后对FPGA和CPLD的优缺点做出了说明,阐述了选择FPGA作为开发板的理由。硬件设计方面本文选用了型号为DE2的FPGA开发板作为平台,它是Altera公司的产品,使用的是基于Cyclone II平台的2C35F672C6芯片。在FPGA开发板上构建了基于Nios II IDE软件的SOPC片上系统,通过自定义总线加入了UART异步收发模块,同时支持波特率、奇偶较验位、数据位和停止位在软件上的自定义修改。此外还配置了Flash、SDRAM、定时器和I/O接口等外围设备。软件方面,采用模块式的开发方法编写了基于IP软核的Modbus通信协议,编写了定时器、UART、消息处理和回调函数等几个功能函数。综上,本文是在FPGA平台上实现了SOPC片上系统,并利用IP软核实现了基于C语言的Modbus网络协议,提出了支持标准Modbus协议的主从机通信。