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在工業自動化、電力通訊以及智能設備監測等領域中，數據傳輸往往依賴于串行通信方式。Zui初，RS232接口是主流解決方案，然而，由于工業環境的復雜性，電氣設備產生的電磁噪聲可能導致信號傳輸錯誤。

1979年，施耐德電氣研發了一種專為工業現場設計的總線協議，這就是廣為人知的Modbus協議。如今，許多采用RS485通信的工業環境都傾向于選擇Modbus協議作為通信標準。在工業界，涉及RS485通信時，Modbus協議已成為bukehuoque的組成部分。接下來，我們將對RS485通信技術和Modbus通信協議進行深入的探討。

一、 RS485通信技術

1、在RS485出現之前，RS232已經存在，但RS232有其固有的局限性：

（1）其接口信號電平較高，可能損壞接口電路的芯片，且不兼容TTL電平，需要額外的轉換電路才能與單片機電路相連。

（2）RS232的共地通信模式容易受干擾，抗干擾能力較弱。

（3）其傳輸距離和速度都受到限制，Zui長只能達到數十米，且僅支持兩點間的通信，難以實現多設備聯網。

2、為了克服RS232的局限，RS485等新型接口標準應運而生。RS485具有以下顯著特點：

（1）邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示，邏輯“0”則以-（2—6）V表示。其接口信號電平較RS232低，更不易損壞電路芯片，且與TTL電平兼容，方便與TTL電路連接。

（2）RS485通信速率高，數據Zui高傳輸速率可達10Mbps以上。其內部采用平衡驅動器和差分接收器的組合，大幅提升了抗干擾能力。

（3）其傳輸距離Zui遠可達1200米左右，但傳輸速率與傳輸距離成反比。在100KB/s以下的傳輸速率下，才能實現Zui大的通信距離。若需傳輸更遠距離，可采用中繼器。

（4）RS485支持多設備通信，總線上可連接多個收發器。根據現有的RS485芯片，可連接的設備數量有所不同，如32、64、128、256等。

3、RS485分為兩線制和四線制。四線制僅支持點對點通信，現已較少應用。兩線制為總線式拓撲結構，同一總線上Zui多可連接32個節點。在RS485通信網絡中，通常采用主從通信模式，即一個主機與多個從機相連。

4、在連接RS-485通信鏈路時，有時僅簡單地將各接口的“A”、“B”端用雙絞線連接，而忽略了信號地的連接。這種連接方式雖在某些情況下能正常工作，但存在潛在風險。原因有二：

（1）共模干擾問題：RS-485接口采用差分傳輸方式，無需參照點檢測信號。但收發器有一定的共模電壓范圍（-7～+12V）。當網絡線路中的共模電壓超出此范圍時，將影響通信穩定性甚至損壞接口。（

2）EMI問題：發送驅動器輸出信號中的共模部分需要一個低阻返回通道。若無此通道（信號地），信號將以輻射形式返回源端，導致總線向外輻射電磁波。

5、由于PC機默認僅配備RS232接口，可通過以下方法實現PC上位機的RS485電路：

（1）使用RS232/RS485轉換器將PC機串口RS232信號轉換為RS485信號。對于復雜的工業環境，建議選擇具有防浪涌和隔離功能的產品。

（2）通過PCI多串口卡，選擇輸出信號為RS485類型的擴展卡。

二、Modbus通信協議

Modbus功能碼是Modbus通信協議中的一組指令代碼，用于指示設備執行何種操作。它們允許主設備（如計算機或PLC）與從設備（如傳感器、執行器等）進行通信，以實現數據的讀取或寫入。

功能碼大致可分為位操作和字節操作兩類。位操作的Zui小單位是Bit，通常用于控制如開關狀態等單個位的操作。而字節操作的Zui小單位是2個字節（Byte），常用于讀取或寫入多字節數據，如寄存器值等。

以下是一些常見的Modbus功能碼及其描述：

位操作指令：

01H：讀取線圈狀態（Read Coils Status）

02H：讀取離散輸入狀態（Read Discrete Inputs Status）

05H：寫入單個線圈（Write Single Coil）

0FH：寫入多個線圈（Write Multiple Coils）字節操作指令：

03H：讀取保持寄存器（Read Holding Registers）用于從從設備讀取一個或多個保持寄存器的值。保持寄存器通常用于存儲設備的參數或狀態信息。

04H：讀取輸入寄存器（Read Input Registers）用于從從設備讀取一個或多個輸入寄存器的值。輸入寄存器通常用于存儲從外部設備（如傳感器）讀取的數據。

06H：寫入單個保持寄存器（Write Single Holding Register）用于向從設備的單個保持寄存器寫入一個值。

10H：寫入多個保持寄存器（Write Multiple Holding Registers）用于向從設備的多個連續保持寄存器寫入值。這通常用于設置設備的參數或狀態。

請注意，上述功能碼是以十六進制形式表示，并以“H”后綴標明。在實際通信中，這些功能碼將被轉換為二進制格式進行傳輸。

此外，還有其他一些功能碼，如用于診斷或特定應用的功能碼。這些功能碼的具體用法和含義可能因設備制造商而異，因此在實際應用中需要參考設備的文檔或手冊。