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在本篇文章，Arduino作為MODBUS主站（Master）與MODBUS從站（Slave）進行通信。本文中將使用安裝MODBUS Slave Software的計算機用作MODBUS從站。那么，讓我們首先簡要介紹一下RS-485和Modbus。
RS-485串行通信
RS-485是一種異步串行通信協議，不需要時鐘。它使用稱為差分信號的技術將二進制數據從一個設備傳輸到另一個設備。當使用兩根電線時，它提供半雙工通信，而全雙工需要4條電線。
RS-485模塊可以連接到任何帶有串行端口的微控制器。微控制器使用RS-485模塊時，需要一個基于Maxim MAX485的5V MAX485 TTL到RS485的模塊，因為它允許1200米長距離的串行通信。它是雙向和半雙工的，數據傳輸速率為2.5 Mbps。該模塊需要5V的電壓。
RS-485模塊的引腳輸出定義：
USB轉RS-485轉換模塊：
這是一個USB轉RS485轉換器適配器模塊，支持WIN7、XP、Linux、Mac OS，并通過使用計算機中的COM端口提供易于使用的RS485接口。該模塊是即插即用設備。沒有命令結構，發送到虛擬COM端口的任何內容都會自動轉換為RS485，反之亦然。該模塊完全由USB總線供電。因此，無需外部電源即可運行。
它顯示為串行/ COM端口，可從應用程序或超級終端訪問。該轉換器提供半雙工RS-485通信。波特率范圍為75 bps至115200 bps，最高可達6 Mbps。
要使用此設備，互聯網上提供了各種Modbus軟件。在本教程中，使用了來自Witte Software的名為Modbus Slave軟件的軟件。該軟件可從www.modbustools.com網站下載。
Modbus Slave軟件
Modbus Slave應用程序通過使用串行通信端口從任何Modbus主站設備接收值。它是一種數據通信測試軟件。在使用該軟件之前，必須了解以下事項。有關更多信息，請參閱軟件手冊。
SlaveID：網絡中的每個從站都分配有1到127的唯一單元地址。當主站請求數據時，它發送的第一個字節是從站地址。這樣，每個從設備在第一個字節之后知道是否忽略該消息。
Modbus寄存器：
離散輸出線圈：它是一個1位寄存器，用于控制離散輸出，可以讀取或寫入。它們的寄存器編號為（1至9999）。
離散輸入：它是一個1位寄存器，用作輸入，只能讀取。他們有（10001年至19999年）的登記號碼。
輸入寄存器：用于輸入的16位寄存器，只能讀取。它們的寄存器編號為（30001至39999）。
保持寄存器：它是一個16位寄存器，可以讀寫。它們的寄存器編號為（40001至49999）。
Modbus功能代碼：
CRC：CRC代表循環冗余校驗。它是在每個Modbus消息的末尾添加兩個字節以進行錯誤檢測。
需要的組件
●? ? Arduino UNO開發板
●? ? MAX-485 TTL轉RS-485轉換模塊
●? ? USB轉RS-485轉換模塊
●? ? 1602 LCD顯示屏
●? ? Modbus Slave
電路原理圖
MAX-485 TTL至RS-485轉換器模塊與Arduino UNO之間的電路連接：
帶有10k下拉電阻的兩個按鈕也連接到Arduino引腳4和5。10K電位器用于為Arduino引腳A0提供模擬輸入值。
電路連接后，完整設置如下所示。
編程Arduino Uno作為MODBUS Master
在本文中，Arduino Uno配置為Modbus Master，通過Modbus Master庫編寫Master Modbus Arduino代碼。在這里，Arduino Uno有兩個按鈕和一個電位器，用于將Modbus Master Arduino的值發送到Modbus Slave軟件。
為了在Arduino UNO中使用Modbus，使用庫
本文末尾處給出了完整的代碼。這里我們解釋了下面的一些主要步驟。
首先，包括ModbusMaster和Liquid Crystal庫：
#include
#include
接下來定義MAX485 TTL到RS-485轉換器模塊和Arduino UNO之間連接的引腳名稱。
#define MAX485_DE? ?? ?3
#define MAX485_RE_NEG??2
初始化類ModbusMaster的節點對象。
ModbusMaster node;
然后寫入兩個函數preTrasnmission()和postTrasmission()，使Max485 TTL到RS-485轉換器模塊的引腳RE和DE高或低為發送或接收數據。
void preTransmission()
{
digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 1);
digitalWrite(MAX485_DE, 1);
}
void postTransmission()
{
digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 0);
digitalWrite(MAX485_DE, 0);
}
接下來在void setup()中，LCD設置為1602模式，并顯示歡迎信息。
lcd.begin(16,2);
lcd.print("CIRCUIT DIGEST");
delay(3000);
lcd.clear();
lcd.print("Arduino");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Modbus Master");
delay(3000);
lcd.clear();
然后將RE和DE引腳設置為OUTPUT引腳，將引腳4和5設置為INPUT引腳（按鈕）。
pinMode(MAX485_RE_NEG, OUTPUT);
pinMode(MAX485_DE, OUTPUT);
pinMode(4,INPUT);
pinMode(5,INPUT);
最初，MAX-485 TTL到RS-485轉換器模塊的DE和RE引腳設置為低電平
digitalWrite(MAX485_RE_NEG, 0);
digitalWrite(MAX485_DE, 0);
將波特率設置為115200，并通過從站ID 1通知Modbus主站。
Serial.begin(115200);
node.begin(1, Serial);
之后使用回撥語句，以便正確配置RS-485收發器。
node.preTransmission(preTransmission);
node.postTransmission(postTransmission);
現在在void loop()函數中：
?? ? 首先，從與電位器連接的引腳A0讀取模擬值。
float value = analogRead(A0);
?? ? 然后將ADC值（0到1023）寫入0x40000寄存器，使用以下語句將其發送到Modbus Slave。
node.writeSingleRegister(0x40000,value);
?? ? 然后該值也會顯示在16x2 LCD顯示屏上
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("POT Val :");
lcd.print(value);
?? ? 接下來讀取兩個按鈕的狀態。
int a= digitalRead(4);
int b= digitalRead(5);
?? ? 根據按鈕的狀態，按鈕1的值0x40001和按鈕2的0x40002被寫入Modbus從站，并顯示在LCD顯示屏上。
if (a == 1)
{
node.writeSingleRegister(0x40001,1);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("S1: 1");
}
else
{
node.writeSingleRegister(0x40001,0);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("S1: 0");
}
if (b == 1)
{
node.writeSingleRegister(0x40002,1);
lcd.setCursor(8,1);
lcd.print("S2: 1");
}
else
{
node.writeSingleRegister(0x40002,0);
lcd.setCursor(8,1);
lcd.print("S2: 0");
}
測試Arduino UNO作為RS485 MODBUS Master
電路連接完成后，將代碼上傳到Arduino Uno，現在可以將USB轉RS-485模塊連接到安裝了Modbus Slave軟件的計算機。
注意：打開設備管理器，根據連接USB轉RS-485模塊的PC檢查COM端口，然后打開Modbus Slave軟件。
1. Modbus Slave Tool如下所示，表示無連接。
2.下一步打開Connection->Connect...，顯示如下。
3.它顯示以下對話框，因為該軟件是試用版，因此請單擊“稍后注冊”
4.??此試用軟件僅在打開后運行10分鐘。
5.??連接細節如下所示。將連接設置為串行端口，將串行設置設置為連接USB轉RS-485模塊的相應COM端口。然后將波特率設置為115200，數據位為8，無奇偶校驗，1個停止位和模式為RTU，然后單擊“確定”。
6.??請注意，顯示No connection，現在打開Setup-> Slave Definition。
7.現在Slave ID字段輸入1，Function選擇03保持寄存器，以及地址設置為0，然后單擊OK。
8.??之后，將ID驗證為1，將F為03.。在本文中，使用前三個寄存器（0-電位器ADC值，1-Push按鈕值，2-Push按鈕值）。
9.??現在按下按鈕2。注意第三行中的值1。當沒有按下按鈕1時，它在第二行中保持為0，在第一行中顯示電位器值。
10.??按下按鈕1時。注意第二行中的值1。并且由于沒有按下按鈕2所以它在第三行保持為0，第一行中顯示電位器值。
11.??現在當按下兩個按鈕時，在第二行和第三行中都有值1，并且還記下電位計值。
12.? ?當電位計變化時，Modbus從站軟件中的第1行也會發生變化。
以上就是Arduino UNO作為Master如何進行RS-485 Modbus串行通信。
編輯：hfy
工商網監
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