在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域，通常情況下是采用串口通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。最初采用的方式是RS232接口，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)比較復(fù)雜，各種電氣設(shè)備會(huì)在環(huán)境中產(chǎn)生比較多的電磁干擾，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸錯(cuò)誤。

1979年施耐德電氣制定了一個(gè)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議Modbus協(xié)議，現(xiàn)在工業(yè)中使用RS485通信場(chǎng)合很多都采用Modbus協(xié)議，所以今天我們來(lái)了解下RS485通信和Modbus通信協(xié)議。

一、RS485介紹

在工業(yè)控制場(chǎng)合，RS485總線因其接口簡(jiǎn)單，組網(wǎng)方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

RS485和RS232一樣都是基于串口的通訊接口，數(shù)據(jù)收發(fā)的操作是一致的，所以使用的是同樣WinCE的底層驅(qū)動(dòng)程序。但是它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中通訊模式卻有著很大的區(qū)別，RS485接口為半雙工數(shù)據(jù)通訊模式，而RS232接口為全雙工數(shù)據(jù)通訊模式，數(shù)據(jù)的收發(fā)不能同時(shí)進(jìn)行，為了保證數(shù)據(jù)收發(fā)的不沖突，硬件上是通過(guò)方向切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)也要求軟件上必須將收發(fā)的過(guò)程嚴(yán)格地分開(kāi)。

RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般是兩線制（以前有四線制接法，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用），多采用屏蔽雙絞線傳輸。這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。

RS485的特性：

RS485的電氣特性：邏輯“0”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“1”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號(hào)電平比RS232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

RS485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。

RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。

RS485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺（約1219米），實(shí)際上可達(dá)3000英尺，另外RS232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而RS485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

二、MODBUS介紹

Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌）在1979年發(fā)明的，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議。

ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計(jì)算機(jī)通過(guò)公用線路或局部專用線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包括軟件。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集和過(guò)程監(jiān)控。

ModBus特點(diǎn)：

標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，用戶可以免費(fèi)、放心地使用Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費(fèi)，也不會(huì)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，支持Modbus的廠家超過(guò)400家，支持Modbus的產(chǎn)品超過(guò)600種。

Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無(wú)線等。

Modbus的幀格式簡(jiǎn)單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。

MODBUS通訊傳送方式：

通訊傳送分為獨(dú)立的信息頭，和發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。以下的通訊傳送方式定義也與MODBUSRTU通訊規(guī)約相兼容：

初始結(jié)構(gòu)=≥4字節(jié)的時(shí)間

地址碼=1字節(jié)

功能碼=1字節(jié)

數(shù)據(jù)區(qū)=N字節(jié)

錯(cuò)誤校檢=16位CRC碼

結(jié)束結(jié)構(gòu)=≥4字節(jié)的時(shí)間

地址碼：地址碼為通訊傳送的第一個(gè)字節(jié)。這個(gè)字節(jié)表明由用戶設(shè)定地址碼的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來(lái)的信息。并且每個(gè)從機(jī)都有具有唯一的地址碼，并且響應(yīng)回送均以各自的地址碼開(kāi)始。主機(jī)發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的從機(jī)地址，而從機(jī)發(fā)送的地址碼表明回送的從機(jī)地址。

功能碼：通訊傳送的第二個(gè)字節(jié)。ModBus通訊規(guī)約定義功能號(hào)為1到127。本儀表只利用其中的一部分功能碼。作為主機(jī)請(qǐng)求發(fā)送，通過(guò)功能碼告訴從機(jī)執(zhí)行什么動(dòng)作。作為從機(jī)響應(yīng)，從機(jī)發(fā)送的功能碼與從主機(jī)發(fā)送來(lái)的功能碼一樣，并表明從機(jī)已響應(yīng)主機(jī)進(jìn)行操作。如果從機(jī)發(fā)送的功能碼的最高位為１（比如功能碼大與此同時(shí)127），則表明從機(jī)沒(méi)有響應(yīng)操作或發(fā)送出錯(cuò)。

數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)是根據(jù)不同的功能碼而不同。數(shù)據(jù)區(qū)可以是實(shí)際數(shù)值、設(shè)置點(diǎn)、主機(jī)發(fā)送給從機(jī)或從機(jī)發(fā)送給主機(jī)的地址。

CRC碼：二字節(jié)的錯(cuò)誤檢測(cè)碼。

三、RS485和MODBUS的區(qū)別

RS485是一個(gè)物理接口，簡(jiǎn)單的說(shuō)是硬件。

MODBUS是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，用于不同廠商之間的設(shè)備交換數(shù)據(jù)（一般是工業(yè)用途）；所謂協(xié)議，也可以理解為上面有人說(shuō)的“語(yǔ)言”吧，簡(jiǎn)單的說(shuō)是軟件。

一般情況下，兩臺(tái)設(shè)備通過(guò)MODBUS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)：

最早是用RS232C作為硬件接口，（也就是普通電腦上的串行通訊口（串口））； 也有用RS422的，也有常用的RS485，這種接口傳輸距離遠(yuǎn)，在一般工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的比較多。

MODBUS協(xié)議又分MODBUS RTU，MODBUS ASCII和后來(lái)發(fā)展的MODBUS TCP三種模式：其中前兩種（MODBUS RTU，MODBUS ASCII）所用的物理硬件接口都是串行（Serial）通訊口（RS232，RS422，RS485）。

而MODBUS TCP則是為了順應(yīng)當(dāng)今世界發(fā)展潮流，什么都可以用Ethernet網(wǎng)或Internet來(lái)連接，傳送數(shù)據(jù)。所以又MODBUS TCP模式，該模式的硬件接口就是以太網(wǎng)（Ethernet）口了，也就是我們電腦上一般用的網(wǎng)絡(luò)口了。