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，这种总线协议现在广泛应用于工业中，以解决RS485通信中的问题。在今天，我们将探讨RS485通信与Modbus通信协议。

首先，让我们来看一下RS485。尽管RS232已经存在，但它也有其局限性：接口信号电平高达十几伏，可以损坏芯片，而且不兼容TTL电平；共地模式传输容易受到干扰且抗干扰性能差；传输距离和速率有限，只能两点之间进行通信，不适合多机联网。

为了克服这些不足，出现了如RS485这样的新接口标准。RS485具有以下特点：逻辑“1”以两线间的电压差表示，而逻辑“0”则以相反的电压差表示，使得信号更稳定且可与TTL兼容；支持高速传输速度，可以达到10Mbps以上，并且内置物理结构对抗干扰能力强；可以实现长达1200米甚至更远的传输距离，但需要选择适当的速率，以及通过中继器延伸网络范围。

在实际应用中，即便简单地连接双绞线，也可能忽略了信号地的问题，这可能导致共模干扰或EMI问题。在PC机上，如果没有专用的RS485端口，可以通过转换器或PCI多串口卡来实现PC到现场的数据传输。

接着，我们将讨论Modbus通信协议。这是一种通用语言，它使得不同厂商生产的大量控制设备能够通过网络（如以太网）互联并集中监控。此协议定义了一个消息结构，将请求访问设备、回应来自设备请求以及检测错误记录成一套公共格式。

Modbus具有几个重要特点：它是一个开放标准，无需支付许可费用，同时也不会侵犯知识产权；支持多种物理层，如RS-232、RS-485等，以及不同的介质，如双绞线、光纤和无线等。此外，它拥有简单紧凑的帧格式，便于用户操作和厂商开发。

在了解Modbus寄存器类型后，我们可以看到有四种类型：用于设置输出状态或者读取输出状态（Holding Registers）、输入端口只读但不可写（Input Registers）、运行时设定的参数既可读又可写（Coils）以及从外部获得参数只可读不可写（Discrete Inputs）。

最后，要理解Modbus功能码，它可以分为位操作指令如读取或修改单个位，还有字节操作指令，如读取或修改整个字节组成部分。这使得数据处理更加灵活高效，为工业自动化提供了一套全面的解决方案。