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，因此无法满足工业现场复杂条件下的通信需求。1979年，施耐德电气推出了Modbus协议，这是一种专为工业现场设计的总线通信协议，现在广泛应用于RS485通信场合。因此，我们将探讨RS485与Modbus两大通信技术。

首先，让我们来了解一下RS485。尽管RS232已经存在，但它有几个不足之处：信号电平过高，容易损坏芯片；共地模式传输易受干扰且抗干扰能力弱；传输距离和速率有限，只能实现点对点通信。此时，RS485应运而生，它具备以下优点：

逻辑“1”以两线间的电压差表示，而逻辑“0”则以相反方向的电压差表示。这使得接口信号电平降低，不易损坏芯片，而且兼容TTL电平。

RS485支持高速数据传输，其最高速率可达10Mbps以上，并且内部物理结构采用了平衡驱动器和查分接收器组合，大幅提升了抗干扰能力。

传输距离可以达到1200米左右，但需要注意速率与距离之间的关系。在100KB/s以下的速率下，可以实现最大的通信距离。如果需要更远距离，可以通过中继来解决。

RS485支持总线式网络，可以实现多机并网，即一个主机带多个从机。在实际应用中，由于PC默认只配备了串口（通常是RS232），要想将PC上位机连接到具有RS485功能的设备，就需要通过转换器或PCI多串口卡来完成。

接着，让我们深入了解Modbus协议。这是一个通用的工业标准语言，使得不同厂商生产的控制设备能够互联互通，从而构建起一个统一监控平台。Modbus定义了一种消息结构，以描述如何请求访问设备，以及如何响应来自设备请求，并处理错误记录。此外，它还规定了消息域格局及内容格式。

Modbus具有几个显著特点：

标准化开放，无需支付许可证费且不会侵犯知识产权。而且，有超过400家厂商支持此协议，并提供超过600种产品选择。

Modbus可以适用于各种不同的电子接口，如RS-232、RS-485等，还能在不同的介质上传送，如双绞线、光纤或无线等。

Modbus帧格式简单紧凑，便于用户理解开发，同时也简化了厂商开发过程。

最后，让我们解释一下Modbus中的寄存器类型及其操作：

线圈状态：输出端口，可读写，用以设定端子的输出状态或读取当前状态。

离散输入状态：输入端子，可读但不可写，用以检测外部输入变化情况。

保持寄存器：运行时由用户设定的参数，可读写，用作保存关键配置信息。

输入寄存器：运行时从外部获取的一些参数，可读但不可写，用作实时监测系统状态。

此外，Modbus中的数据格式包括单个写入、多个写入以及读取操作，每一种操作都有其特定的指令代码（功能码）。这些功能码进一步细分为位操作和字节操作，以便进行精确控制。

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