解密工业网络CAN总线与485总线的秘密对比 - RS485与Modbus通信协议深度解析
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，但由于其易受环境干扰，因此无法保证信号传输的准确性。为了解决这一问题，1979年施耐德电气提出了Modbus协议，这个协议广泛应用于工业现场，并且现在许多采用RS485通信场合也普遍使用Modbus协议。这就是为什么我们今天要探讨RS485通信与Modbus通信协议。
首先，让我们来看一下RS485通信。实际上，RS485是在之前的RS232基础上发展起来的，它克服了RS232的一些不足之处：
RS485接口信号电平低，仅为±12V，不易损坏接口电路，而且与TTL电平兼容，可以直接连接单片机。
RS485采用差分传输模式，对抗干扰性能强，不易受到共模干扰。
传输距离远可达1200米，同时支持高速数据传输速率，可达到10Mbps以上。
RS485允许多点终端连线，在同一总线上可以挂载32个或更多设备，实现主从网络结构。
然而，有两个常见错误需要注意：首先，是关于共模干扰的问题；其次，是EMI（Electromagnetic Interference）问题。在没有良好的返回路径的情况下，当发送驱动器输出时，如果没有一个低阻抗的返回通道，就会导致共模部分以辐射形式返回源端，从而影响整个总线稳定性甚至造成损坏。此外，由于PC通常只配备有串行端口（如COM），因此在PC作为主机时，要将串行端口转换为适用于工业环境下的RS-485信号，可以通过两种方式实现：一种是使用具有防浪涌功能并带隔离的手动转换器；另一种是安装PCI多串口卡，以便直接输出为RS-485类型的扩展卡。
接着，我们来看看Modbus通信协议。它是一种广泛应用于电子设备间沟通的一种语言，无论是在本地网络还是通过网络都能实现相互之间以及设备之间有效沟通。而且，由于它成为了一个标准化的工业界标识，使得不同厂商生产的控制设备能够轻松连接到同一条工业网络中进行集中监控和管理。这套协议定义了一种消息格式，用以描述访问请求、回应以及检测错误并记录这些过程，以及如何处理来自其他设备请求的事务内容。
至此，我们已经了解了两者的基本特点：
Modbus是一个开放标准，无需支付许可费，更不用说侵犯知识产权，而现今支持这个标准的大型企业超过400家，小巧精致。
它支持多种物理层，如串行、无线及光纤等，为用户提供了极大的灵活性。
由于其简单明快，便于理解和实施。
最后，让我们简要概述一下Modbus寄存器及其操作指令：
1—位操作类别包括读取或设置输入/输出状态
2—字节操作则涉及读取或写入数值
每一项指令都有独特编码（称为功能码），使得系统能够正确解释和执行命令。此外，还存在一些特殊情况，如重复写入指令以提高效率，或读取大量数据流程。在这种背景下，本文旨在揭示这两个关键技术如何共同塑造现代自动化世界，并预祝各位学习愉快！