汽车CAN总线协议与工业控制中的RS485与Modbus通信大师
在工业控制、电力通讯和智能仪表等领域，串口通信一直是数据交换的主要方式。最初，我们使用的是RS232接口，但由于工业现场复杂且易受电磁干扰，这种方法存在不足。1979年，施耐德电气推出了Modbus协议，以适应工业环境的需求。今天，我们将探讨RS485通信与Modbus通信协议。
首先，让我们回顾一下RS232的问题：其信号电平较高，容易损坏芯片，并不兼容TTL电平。此外，它采用共地模式传输，容易产生干扰，而且抗干扰能力弱。最大的限制是传输距离和速率有限，只能实现两点之间的通信，不支持多机联网。
为了解决这些问题，出现了RS485等新接口标准。RS485具有以下优点：逻辑“1”和“0”的表示方式降低了信号电平，使其更安全，也与TTL兼容；它提供高速数据传输速度，可达10Mbps以上；并且拥有良好的抗干扰性能，可以实现远距离传输（直到1200米）以及多机网络连接。
然而，在实际应用中，如果忽略信号地的连接，就可能面临共模干扰和EMI问题。这需要通过合适的转换器或扩展卡来解决，比如防浪涌带隔离的转换器或PCI多串口卡。
接着，我们来谈谈Modbus协议，它是一种通用的工业标准化语言，使得不同厂商生产的设备能够互联互通，无论是在以太网还是其他介质上都可以实现集中监控。此协议定义了一套消息结构，描述如何请求访问设备、如何响应来自设备请求，以及错误检测和记录方法。
Modbus具有几个显著特点：它是开放且免费使用，没有知识产权问题；支持多种物理层，如RS-232、RS-485等，以及各种介质，如双绞线、光纤、无线等；其帧格式简单，便于用户理解及厂商开发。
在了解Modbus寄存器类型后，我们还需要认识到它有四种类型：线圈状态（输出端口）、离散输入状态（输入端口）、保持寄存器（运行时参数）以及输入寄存器（从外部获得参数）。
此外，还有单个写入操作、三个连续写入操作以及读取操作三种基本命令形式。而功能码则分为位操作指令和字节操作指令，每类又进一步细分为不同的子指令，用以执行具体任务。
总之，通过深入理解RS485通信及其局限性，以及掌握Modbus协议及其丰富功能，我们可以更好地利用它们来构建强大、高效的工业控制系统，为现代化工场提供稳定可靠的人机界面。
