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1.什么是Modbus, RS485？

1.1RS485 VS RS232

1.2RS485，RS232兩種協議之間的主要區別

1.3Modbus的內容是什么?

1.4幀結構

1.5Modbus指令實例1.5.1

1.6 Modbus-RTU協議

2.外設介紹

2.1常用芯片選擇

2.2初始化過程

3.移植過程

3.1資料介紹

3.2示例參考程序代碼

使用wb2進行 modbus 485 通訊演示_嗶哩嗶哩_bilibiliwww.bilibili.com/video/BV1Hapxe4EsV/?vd_source=54c5db21948db2378659b7e8e42bafbf

一、什么是Modbus, RS485 ？

Modbus就是一種用在工業上的簡單協議!顧名思義，它是一個Bus，即總線協議。比如串口協議、IIC協議、SPI都是通信協議。

RS485是一種通用的通信標準，廣泛用于數據采集和控制應用中。它的主要優點之一是它允許將多個 RS485設備放在同一條總線上，這使得多個節點可以相互連接。

RS-485（目前稱為EIA/TIA-485）是通信物理層的標準接口，一種信號傳輸方式，OSI（開放系統互連）模型的第一級。創建 RS-485是為了擴展RS-232接口的物理功能。

串行EIA-485連接是使用兩根或三根電線的電纜完成的：一根數據線、一根帶反轉數據的電線，通常還有一根零線（接地，0V）。這樣，發射器和接收器通過22或24AWG 實心線的雙絞線電纜交換數據。

01、RS485 VS RS232

RS485和RS232串行通信協議已經使用了50多年，并且仍在整個商業和工業中廣泛使用。擴展RS232標準的功能是開發RS485協議的動力。下表概述了這兩個標準。

02、RS485，RS232兩種協議之間的主要區別

發射器和接收器的數量

RS232串行接口設計用于連接兩個設備。該協議支持單個發射器和接收器之間的通信。 RS485接口，最多可以將32個串行設備連接到一個變送器。

操作距離

使用RS232協議的設備在發送器和接收器之間的距離限制為15米，同時仍能實現最大數據傳輸速率。如果可以容忍較慢的數據速率，則可以延長此長度。 RS485協議大大延長了操作距離。它支持1200米長度的最大數據速率，使RS485協議成為物理上相距遙遠的設備之間通信的絕佳選擇。

數據傳輸速度

RS232接口的傳輸速度為1Mb/s，傳輸距離可達15米。RS485在15米的距離內提供高達10Mb/s的更高速度。當達到1200米的最大長度時，RS485協議以100Kb/s的速度傳輸數據。

電氣噪聲問題和接地電位

RS232接口是一種基于電壓電平的系統，在接地電位差異最小的情況下性能最佳。表現出高水平電噪聲和可變接地電位的環境會影響RS232有效傳輸數據的能力，并可能導致數據丟失或損壞。

RS485協議采用差分電壓系統，使其能夠在具有較高電噪聲水平的環境中有效運行。差分電壓系統的一個副產品是數據傳輸距離的延長、傳輸速度的提高以及RS485所見的更低電壓的使用。

03、Modbus的內容是什么?

Modbus-RTU，Modbus-ASCII，Modbus-TCP以上三種協議，一個設備只會有一種協議，如果你的設備使用的是Modbus-RTU，只需查看以下對應部分，一般來說大部分的設備都是Modbus-RTU協議的。

04、幀結構

地址

占用一個字節，范圍0-255，其中有效范圍是1-247，其他有特殊用途，比如255是廣播地址(廣播地址就是應答所有地址，正常的需要兩個設備的地址一樣才能進行查詢和回復)。

功能碼

占用一個字節，功能碼的意義就是，知道這個指令是干啥的，比如你可以查詢從機的數據，也可以修改數據，所以不同功能碼對應不同功能。

數據

根據功能碼不同，有不同結構，在下面的實例中有說明。

校驗

為了保證數據不錯誤，增加這個，然后再把前面的數據進行計算看數據是否一致，如果一致，就說明這幀數據是正確的，我再回復；如果不一樣，說明你這個數據在傳輸的時候出了問題，數據不對的，所以就拋棄了。

這是一個基于ModbusRTU協議的Ai-WB2modbus庫，它支持以下幾種modbus協議命令：

*0x01: 讀一個或多個線圈寄存器
*0x02: 讀一個或多個離散輸入寄存器
*0x03: 讀一個或多個保持寄存器
*0x04: 讀一個或多個輸入寄存器
*0x05: 寫單個線圈寄存器
*0x06: 寫單個保持寄存器
*0x0F: 寫多個線圈寄存器
*0x10: 寫多個保持寄存器

05、Modbus指令實例

查詢從機地址為01的數據

主機發送:01 03 00 00 00 01 84 0A
從機回復:01 03 02 19 98 B2 7E

發送數據解析

回復數據解析

查詢數據基本流程就是：

發送：從機的地址+要干嘛的功能碼+要查的寄存器的地址+要查的寄存器地址的個數+校驗碼
回復：從機的地址+主機發我的功能碼+要發送給主機數據的字節數+數據+校驗碼

修改從機地址為01的數據

主機發送:01 06 00 00 00 01 48 0A

從機回復:01 06 00 00 00 01 48 0A

發送數據解析

回復數據解析

06、Modbus-RTU協議

只需要看懂功能碼0x03、0x06、0x10這三個基本的就已經足夠了，分別回想下其數據域部分：

0x03—主機需要發送起始地址+寄存器數量，從機回復總字節數+數據；
0x06—主機發送起始地址+數據內容（因為你只需要修改一個，所以起始地址就是所要修改的地址），從機返回起始地址+數據內容（發現居然一樣！）
0x10—主機發送起始地址+寄存器個數+總字節數+數據，從機返回起始地址+寄存器數量

二、外設介紹

RS485轉TTL模塊

RS485遠程I/O聯網模塊IODO控制器modbus

3.3V與5.0V電源、信號兼容的RS485自動流向控制模塊無需“收—發”控制，使用本模塊跟操作串口一樣簡單，透傳模塊實現了TTL信號與RS485信號的互轉，但大家一定要知道，485是半雙工通信，這種通信方式可以實現雙向的通信，但不能在兩個方向上同時進行，必須輪流交替地進行；也就是說，通信信道的每一端都可以是發送端，也可以是接收端，但同一時刻里，信息只能有一個傳輸方向。

波特率：支持110～128000bps

模塊亮點：

（1）供電范圍寬：3.3V～5.5V。
（2）3.3V與5.0V信號兼容。
（3）采用原裝進口芯片，工業級設計，抗干擾能力強，同時采用更為有效的485防雷設計，可在工業現場及野外惡劣的環境下使用，工作溫度為—40℃至+85℃，傳輸距離可達千米（用的850米的2*1.5的線纜做的測試，建議在800米內使用，超過800米請加中繼器）。
（4）采用半孔工藝設計，板厚0.8mm，可輕松作為子母板使用，也可焊接端子使用。
（5）具有RXD、TXD信號指示燈，收發狀況盡收眼底。

模塊特點：

（1）本模塊充分考慮了485總線防雷設計和抗干擾設計，在野外長距離傳輸時，將模塊的“接大地”端接入大地，可以起到很好的抗干擾和防雷的作用，使485總線更安全；室內短距離傳輸時可以不接入大地。
（2）采用標準的2.54間距設計，方便您的二次開發。
（3）具有120歐匹配電阻，短接RO即可使能匹配電阻，長距離傳輸時建議短接。
（4）支持多機通訊，允許接在最多128個設備的總線上
（5）本模塊可以進行熱插拔，不會出現其他485芯片熱插拔出現的信號栓死現象。
（6）大面積鋪銅，防止信號干擾。

01、常用芯片選擇

SN75176

SN75276

SN75179

SN75180

MAX485

MAX488

MAX490

02、初始化過程

引入頭文件

#include
#include
#include
#include
#include
#include"bl_sys.h"
#include
#include"softcrc.h"
#include"stdint.h"
#include"string.h"

設置初始化參數

波特率：默認串口配置為9600波特率，8位數據位，無校驗位，1位停止位。

hosal_uart_dev_tuart_dev_log = {
.config= {
.uart_id= 1,
.tx_pin= 16, // TXD GPIO
.rx_pin= 7, // RXD GPIO
.cts_pin= 255,
.rts_pin= 255,
.baud_rate= 115200,
.data_width= HOSAL_DATA_WIDTH_8BIT,
.parity= HOSAL_NO_PARITY,
.stop_bits= HOSAL_STOP_BITS_1,
.mode= HOSAL_UART_MODE_POLL,
},
};
hosal_uart_init(&uart_dev_log);

配置用到的引腳

默認使用串口引腳：硬件串口

使用板載引腳4個：TX，RX，3.3V，GND（接線方法見模塊說明書或下圖） RS485引腳：A+連接A+，B-連接B-，數據有干擾的情況下GND接地。

三、移植過程

01、資料介紹

地址和命令可以直接以16進制的方式寫到數組里，CRC16校驗需要計算或查表獲得；

參考網上CRC教程，使用本地CRC庫文件二次封裝完成CRC校驗及校驗值追加與打印函數（有關更多CRC計算請參考網上教程）；

由于手頭方便的僅有modubusRS485遠程控制IO模塊，僅以此模塊完成命令發送控制其輸出繼電器開關的例程。

電路連線圖

Ai-WB2 => 串口TTL=> MAX485 => A，B雙絞線=>RS485設備

注：AI-WB2與模塊之間連線時，RX連接RX，TX連接TX。請根據模塊說明自行調整接線！

02、示例參考程序代碼

RS485發送示例代碼如下：

----------------------
#include
intcounter = 0;voidsetup() {
RS485.begin(9600);}
voidloop() {
RS485.beginTransmission();
RS485.print("hello");
RS485.println(counter);
RS485.endTransmission();
counter++;
delay(1000);
}
-------------------------------

RS485接收并串口打印示例代碼如下：

-----------------------------------
#include
voidsetup() {
Serial.begin(9600); while(!Serial);
RS485.begin(9600);
//enable reception, can be //disabled with: RS485.noReceive();
RS485.receive();}
voidloop() {
if(RS485.available()) {
Serial.write(RS485.read()); }}
--------------------------------

注：通過串口助手直接輸出指令，有可能因為不是十六進制，或指令尾部被增加回車換行（0D0A）而導致失敗！

程序運行過程：wb2通過串口向RS485轉TTL模塊發送指令，遠程IO模塊通過Modbus端口A、B接收數據并解析，然后執行指令動作。

程序運行現象：RS485轉TTL模塊，TX指示燈每隔兩秒點了一下，遠程IO模塊輸出端口1234順序開啟，然后順序關閉。

若無硬件，則可以使用串口助手觀察命令發送情況，請注意勾選HEX顯示。（見下圖）