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1979年，施耐德电气为工业现场总线协议制定了Modbus协议。现在很多工业上使用RS485通信的地方都使用Modbus协议，所以今天我们就来了解一下RS485通信和Modbus通信协议。
【一】前言
在工业控制、电力通信、智能仪器等领域，数据交换通常以串口通信的形式进行。最初的方法是RS232接口。由于工业现场复杂，各种电气设备会在环境中产生更多的干扰信号，导致数据传输错误。
1979年，施耐德电气为工业现场总线协议制定了Modbus协议。现在很多工业上使用RS485通信的地方都使用Modbus协议，所以今天我们就来了解一下RS485通信和Modbus通信协议。
【二】 RS485通讯
1、RS232实际上是在RS485之前诞生的，但RS232也存在不足：
1)接口的信号电平值较高，达到10V以上，容易损坏通信接口的芯片，与TTL电平不兼容。因此，如果与单片机电路连接，则必须增加转换电路。
2)接口中使用的电源线与其他设备在共地模式下通信，容易产生干扰，抗干扰性能差。
3)传输距离和速度有限，最多只能通信几十米；通信只能在两点之间进行，不能实现多机网络通信。
2、对于RS232接口以上不足，出现了RS485等新的接口标准，RS485具有以下特点：
1)逻辑“1”以两条线之间的电压差为基础（2-6）V表示；逻辑“0”表示两条线之间的电压差为-（2-6）V。接口信号电平低于RS232，不易损坏电路芯片，电平适合TTL电平，便于与TTL电路连接。
2)RS485通信速度快，数据最高传输速度在10Mbps以上；其内部物理结构采用均衡控制器与查分接收器的结合，大大提高了抗干扰性。
3)最大传输距离可达1200米左右，但传输速度与传输距离成反比。只有100KB/s以内的传输速度才能实现最大的通信距离。如果需要更长的传输距离，可以使用中继器。
4)可在总线实现多机通信，总线允许挂多台收发器，从现有RS485芯片来看，可挂325、64、128、256等各种设备的控制器。
3、RS485有两线系统和四线系统，四线系统只能实现点对点通信模式，现在很少选择。这种两线系统的接线模式是一个简单的总线结构，最多可以连接到同一总线上的32个节点。在RS485通信网络中，一般采用主从通信模式，即一个主机带多个从机。
4、在很多情况下，在连接RS-485通信链路时，只需使用一对双绞线将每个接口“A”、“B“端相互连接。忽略了信号连接，这种连接方式在很多地方都能正常工作，但却埋下了很大的隐患。原因有二:
1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分法传输信号法，不需要与参考点相比检测信号。系统只需要检查两条线之间的电势差。但人们通常忽略了收发器具有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围-785～ 12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中的共模电压超过此范围时，会影响通信的安全性和可靠性，甚至损坏接口。
2)EMI问题：发送控制器输出信号中的共模部分需要返回通道。如果没有低阻返回通道（信号地点），它将以辐射的方式返回源，整个总线将像一个巨大的天线一样向外辐射电磁波。
5、由于PC机默认只包含RS232接口，以下措施可获得PC上位机的RS485电路：
1)PC串口RS232信号通过RS232/RS485转换电路转换为RS485信号。对于复杂的工业环境，最好使用防浪涌带隔离商品。
2)通过PCI多串口卡，可直接使用输出信号为RS485型的扩展卡。
【三】 Modbus 通讯协议
Modbus协议是一种应用于电子控制器的通用语言。通过该协议，控制器可以通过网络（如以太网）和设备之间的相互通信。它已成为一个通用的行业标准。有了它，不同制造商制造的控制系统可以连接到工业网络进行集中监控。
该协议定义了一个控制器可以理解使用的消息结构，描述了一个控制器要求浏览其他设备的过程，如何响应其他设备的要求，以及如何检测和记录错误。它制定了消息域模式和内容的公共格式。
1、Modbus具有以下特点：
1)规范开放，客户可以免费放心使用Modbus协议，无需缴纳许可证费或侵犯知识产权。目前支持Modbus的厂商有400多家，支持Modbus的产品有600多种。
2)Modbus可以提供多种电气接口，如RS-232、RS-485等，也可在各种介质上传输，如双绞线、光纤、无线等。
3)Modbus的帧格式简单、紧凑、易懂。用户方便，厂家开发方便。
2、Modbus 显示存储器的类型
1)线圈情况：输出端口，可设置端口导出情况，也可读取该位导出情况；
2)离散输入状态：输入端口，通过外部设置改变输入状态，可读但不能写；
3)维护存储器：控制器运行中设置的一些参数，可读可写；
4)输入存储器：控制器运行中从外围设备获得的一些参数，可读不可写。
3、Modbus 通信数据类型
1)单个写入：
2)多个写入：
3）读取：
4、Modbus 功能码概述
功能码可分为位操作和字节操作，位操作的最小单位是Bit，字节操作的最小单位是两个字节(Byte)。
(1)位操作指令:01H读线圈、02HH离散输入状态02H、写一个线圈05H、写多个线圈0FH。
(2)字节操作指令:阅读存储存储器03HH、04H读取输入存储器、写单个存储存储器06H、10H写多个存储存储器。
