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，RS232接口被广泛使用，但由于其易受电磁干扰的缺点，在复杂的工业环境中常常出现信号传输错误。为了解决这一问题，1979年施耐德电气提出了Modbus协议，现在这个协议在采用RS485通信的场合中尤为普遍。因此，我们今天要探讨的是RS485通信与Modbus通信协议。

首先，让我们来看一下RS485通信。这项技术是在RS232基础上发展起来的一种，它克服了前者的不足之处。具体来说：

RS485使用的是两线间的电压差表示逻辑“1”或“0”，这使得信号更稳定，不易损坏芯片，而且兼容TTL电平，无需额外转换。

RS485支持高速数据传输，其最大速率可达10Mbps以上，并且具有很强的抗干扰能力。

该技术可以实现长距离传输，最远可达1200米，但需要注意速率与距离之间存在关系，即高速率只能保证较短距离传输。如果需要更长距离，可以通过中继设备延伸网络。

RS485支持总线式拓朴结构，可以实现多机联网，并且允许挂载32个结点左右。

然而，有时候人们忽略了连接时对信号地（即共模）的处理，这可能导致共模干扰和EMI问题。在实际应用中，要确保整个网络工作正常，就必须考虑到这些因素。

对于PC机上的RS232接口，如果需要连接到使用RS485标准设备，我们有以下几种方法：

使用防浪涌带隔离的RS232/RS485转换器将PC机串口输出转换成适用于工业环境中的信号。

选择PCI多串口卡，这些卡通常提供输出为直接适用于工业环境中的类型。

接着，我们要探讨一下Modbus通信协议。这是一种通用的电子语言，它使得不同厂商生产的控制设备能够通过网络进行交流，从而形成一个统一的大型监控系统。Modbus定义了一套消息结构，用以描述如何访问设备以及如何应答来自设备请求，以及检测并记录错误情况。此外，它还规定了消息域格局和内容格式，使得用户可以自由地开发自己的应用程序，而不必担心版权问题，因为它是一个开放标准，没有任何费用要求。

Modbus有几个显著特点：

标准化和开放性：用户可以免费使用，不需要支付任何费用，也不会侵犯知识产权。

可以支持多种物理层，如RS-232、RS-485等，以及各种介质，如双绞线、光纤、无线等。

帧格式简单紧凑，便于理解和操作，同时也简化了厂商开发过程。

最后，让我们来了解一下Modbus寄存器及其分类以及数据格式：

线圈状态寄存器：用于设置或读取输出端口状态。

离散输入状态寄存器：用来读取输入端口当前状态，但不能写入改变状态值。

保持寄存器：保存运行时设定的参数，可读写但不包括由硬件自动变化的情况下的值。

输入寄存器：包含从外部获得但不受内部修改影响的情报，只能读取不能写入。

此外，还有功能码，它们分为位操作指令和字节操作指令，以便于对数据进行精细管理。而功能码本身又分为两类，一类是针对单个Bit或者两个字节（Byte）进行操作；另一类则涉及到更多数据量单位，比如16bit或者32bit等级别的事务处理命令。在实际应用中，这些不同的功能码允许我们灵活地操控信息流程，使我们的系统更加高效稳定。