1979年，施耐德電氣為工業(yè)現場總線協(xié)議制定了Modbus協(xié)議。現在很多工業(yè)上使用RS485通信的地方都使用Modbus協(xié)議，所以今天我們就來了解一下RS485通信和Modbus通信協(xié)議。

【一】前言

在工業(yè)控制、電力通信、智能儀器等領域，數據交換通常以串口通信的形式進行。最初的方法是RS232接口。由于工業(yè)現場復雜，各種電氣設備會在環(huán)境中產生更多的干擾信號，導致數據傳輸錯誤。

1979年，施耐德電氣為工業(yè)現場總線協(xié)議制定了Modbus協(xié)議?，F在很多工業(yè)上使用RS485通信的地方都使用Modbus協(xié)議，所以今天我們就來了解一下RS485通信和Modbus通信協(xié)議。

【二】 RS485通訊

1、RS232實際上是在RS485之前誕生的，但RS232也存在不足：

1)接口的信號電平值較高，達到10V以上，容易損壞通信接口的芯片，與TTL電平不兼容。因此，如果與單片機電路連接，則必須增加轉換電路。

2)接口中使用的電源線與其他設備在共地模式下通信，容易產生干擾，抗干擾性能差。

3)傳輸距離和速度有限，最多只能通信幾十米；通信只能在兩點之間進行，不能實現多機網絡通信。

2、對于RS232接口以上不足，出現了RS485等新的接口標準，RS485具有以下特點：

1)邏輯“1”以兩條線之間的電壓差為基礎（2-6）V表示；邏輯“0”表示兩條線之間的電壓差為-（2-6）V。接口信號電平低于RS232，不易損壞電路芯片，電平適合TTL電平，便于與TTL電路連接。

2)RS485通信速度快，數據最高傳輸速度在10Mbps以上；其內部物理結構采用均衡控制器與查分接收器的結合，大大提高了抗干擾性。

3)最大傳輸距離可達1200米左右，但傳輸速度與傳輸距離成反比。只有100KB/s以內的傳輸速度才能實現最大的通信距離。如果需要更長的傳輸距離，可以使用中繼器。

4)可在總線實現多機通信，總線允許掛多臺收發(fā)器，從現有RS485芯片來看，可掛325、64、128、256等各種設備的控制器。

3、RS485有兩線系統(tǒng)和四線系統(tǒng)，四線系統(tǒng)只能實現點對點通信模式，現在很少選擇。這種兩線系統(tǒng)的接線模式是一個簡單的總線結構，最多可以連接到同一總線上的32個節(jié)點。在RS485通信網絡中，一般采用主從通信模式，即一個主機帶多個從機。

4、在很多情況下，在連接RS-485通信鏈路時，只需使用一對雙絞線將每個接口“A”、“B“端相互連接。忽略了信號連接，這種連接方式在很多地方都能正常工作，但卻埋下了很大的隱患。原因有二:

1)共模干擾問題：RS-485接口采用差分法傳輸信號法，不需要與參考點相比檢測信號。系統(tǒng)只需要檢查兩條線之間的電勢差。但人們通常忽略了收發(fā)器具有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍-785～ 12V，只有滿足上述條件，整個網絡才能正常工作。當網絡線路中的共模電壓超過此范圍時，會影響通信的安全性和可靠性，甚至損壞接口。

2)EMI問題：發(fā)送控制器輸出信號中的共模部分需要返回通道。如果沒有低阻返回通道（信號地點），它將以輻射的方式返回源，整個總線將像一個巨大的天線一樣向外輻射電磁波。

5、由于PC機默認只包含RS232接口，以下措施可獲得PC上位機的RS485電路：

1)PC串口RS232信號通過RS232/RS485轉換電路轉換為RS485信號。對于復雜的工業(yè)環(huán)境，最好使用防浪涌帶隔離商品。

2)通過PCI多串口卡，可直接使用輸出信號為RS485型的擴展卡。

【三】 Modbus 通訊協(xié)議

Modbus協(xié)議是一種應用于電子控制器的通用語言。通過該協(xié)議，控制器可以通過網絡（如以太網）和設備之間的相互通信。它已成為一個通用的行業(yè)標準。有了它，不同制造商制造的控制系統(tǒng)可以連接到工業(yè)網絡進行集中監(jiān)控。

該協(xié)議定義了一個控制器可以理解使用的消息結構，描述了一個控制器要求瀏覽其他設備的過程，如何響應其他設備的要求，以及如何檢測和記錄錯誤。它制定了消息域模式和內容的公共格式。

1、Modbus具有以下特點：

1)規(guī)范開放，客戶可以免費放心使用Modbus協(xié)議，無需繳納許可證費或侵犯知識產權。目前支持Modbus的廠商有400多家，支持Modbus的產品有600多種。

2)Modbus可以提供多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，也可在各種介質上傳輸，如雙絞線、光纖、無線等。

3)Modbus的幀格式簡單、緊湊、易懂。用戶方便，廠家開發(fā)方便。

2、Modbus 顯示存儲器的類型

1)線圈情況：輸出端口，可設置端口導出情況，也可讀取該位導出情況；

2)離散輸入狀態(tài)：輸入端口，通過外部設置改變輸入狀態(tài)，可讀但不能寫；

3)維護存儲器：控制器運行中設置的一些參數，可讀可寫；

4)輸入存儲器：控制器運行中從外圍設備獲得的一些參數，可讀不可寫。

3、Modbus 通信數據類型

1)單個寫入：

2)多個寫入：

3）讀取：

4、Modbus 功能碼概述

功能碼可分為位操作和字節(jié)操作，位操作的最小單位是Bit，字節(jié)操作的最小單位是兩個字節(jié)(Byte)。

(1)位操作指令:01H讀線圈、02HH離散輸入狀態(tài)02H、寫一個線圈05H、寫多個線圈0FH。

(2)字節(jié)操作指令:閱讀存儲存儲器03HH、04H讀取輸入存儲器、寫單個存儲存儲器06H、10H寫多個存儲存儲器。