汽车CAN总线与工业控制的完美对话RS485Modbus通信大师课
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，但由于工业环境复杂，各种设备会产生大量的电磁干扰，导致信号传输错误。1979年，施耐德电气推出了Modbus协议，这个协议为工业现场提供了一个标准化的解决方案。现在，在RS485通信中，Modbus协议被广泛应用，因此我们今天将深入了解RS485通信和Modbus通信。
首先，让我们谈谈RS485通信。这是一个改进版本，它克服了早期RS232接口的一些不足之处，如高的信号电平值容易损坏芯片，而且与TTL电平不兼容；共地模式传输易受干扰且抗干扰性能较弱；传输距离和速率都有限，只能两点之间进行简单的点对点通信。
为了应对这些问题，RS485引入了一系列优化措施：它采用逻辑“1”的两线间电压差为+2到+6伏表示，而逻辑“0”则以-2到-6伏表示，这样既降低了接口信号电平，又保证了与TTL兼容性。此外，它支持高速数据传输速度最高可达10Mbps以上，并且拥有良好的抗干扰能力，其物理结构采用平衡驱动器和差分接收器组合，使得其在长距离（最大1200米）下的稳定性大大提高。
此外，由于总线网络可以实现多机联网，从而允许挂载32个或更多设备。然而，即便如此，如果连接时忽略掉信号地的情况，那么即使看起来正常工作，也可能存在共模干扰和EMI问题。如果没有正确处理这些问题，就可能影响网络稳定性甚至损坏硬件。在PC上，可以通过转换器或PCI多串口卡来实现与PC上的串口之间的无缝连接。
接着，我们将探讨Modbus通信协议。这是一种通用的电子语言，它允许不同厂商生产的控制设备通过网络（如以太网）进行交流，从而形成一个统一的大型工业网络。该协议定义了一种消息结构，用以描述访问设备请求过程，以及如何回应来自设备请求并检测错误记录它具有以下特点：
标准开放，无需支付费用，不涉及知识产权。
支持多种介质，如双绞线、光纤、无线等，以及多种电气接口，如RS-232、RS-485。
帧格式简单紧凑，便于用户使用，同时开发也相对简洁。
在Modbus中，有四类寄存器：线圈状态、离散输入状态、保持寄存器以及输入寄存器，每类都有读写权限不同的操作命令。此外，还有功能码用于执行位操作或者字节操作指令，以满足不同需求。
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