526互联

MODBUS和RS485说明

发布时间 2023-05-31 10:42:45作者: 劉鵬杰

  • 传输格式为帧格式

    一般1号位为起始位 为低电压 10号位为停止位-- 高电压

  • 波特率

    模拟线路信号的速率，也称调制速率，以波形每秒的振荡数来衡量。在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。
    波特率通常单位是bit/s，也就是 二进制位/秒。因为一个字节是8个bit，而一个字节通常可以表达一个ASCII码，比如一个英文字母，所以：9600的波特率的信道，理论上每秒可以传输9200/8个英文字母的数据量，也就是1200个字节，大约1.2KB。而19200则是每秒可传输2400字节。

    常见波特率：9600 19200 38400 115200

    TTL逻辑电平范围 一般高低电平为5V 0V
    受到静电干扰 电压不稳 导致传输距离近1米左右

  • RS232

    全双工，只能实现点对点传输
    使用MAX232改变电平大小，抗干扰能力增强，速率只有20K，19200波特率，传输距离为15米

  • RS485

    485芯片吧TTL信号转化为差分信号，只需要两条线，
    抗干扰能力强，可以传输更远距离，传输频率可以达到50K。
    一般为半双工通信，可以实现多设备主从通信

  • 485信号定义

    现在很多的RS-485转换器都是兼容RS-422的，所以看到很多转换器上面的信号都是T/R+、T/R-，即对应RS-485的A+和B-

    对于DB9针型的母头，RS-485有如下的接线定义示意，Pin6~Pin9为N/A不接。

DB9 输出信号 RS-422全双工接线 RS-485半双工接线
1 T/R+ 发（A+） RS-485(A+)
2 T/R- 发（B-） RS-485(?
3 RXD+ 收（A+） 空
4 RXD- 收（B-） 空
5 GND 地线 地线
  • 解释：

1.全双工是指在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的网卡一般都支持全双工
2.半双工所谓半双工是指一段时间内，只有一种动作发生，例如一条窄路，而只有一辆车可以通行，当当前有两辆车相对时，在这种情况下，只有一辆车先开，等到另一辆车的头部再开，这个例子生动地说明了原始半双工。
3.差分信号长距离布线会有信号衰减，而且引入噪声和干扰的可能性更大，在线缆A和B上的表现就是电压幅度的变化，但是，采用差分线的好处就是，差值相减就会忽略掉干扰依旧能输出正常的信号，把这种差分接收器忽略两条信号线上相同电压的能力称为共模抑制。
标准规定了，逻辑1：+2V to +6V；逻辑0：-6V to -2V。

485示例1

  • 原理图：

示例2

  • 引脚解释：

  1. RE DE 控制传输方向
  2. DI 输入
  3. RO 输出

  • 通讯：

硬件层： RS485 解决 的是数据传输的问题，也就是说如何将一个“0”或者“1”传输到另外一端

软件层： MODBUS 解决的是数据传输的含义（网络协议）

  • MODBUS：

图片

  • 通讯机制：主机轮询，从机应答
  • 系统中只有一个设备是主机，其他都是从机（主从通信）
  • 系统中的从机不可以主动向主机发送数据通讯
  • 系统上电后所有的主从机设备都应该处于监听总线的状态（接收状态）
  • 如果发起一次通信，必须是由主机发起
  • 主机首先切换成发送模式发送数据包，立马切换成接收模式
  • 报文或数据包格式：
地址码 功能码 数据区 校验码（CRC）
8bit 8bit N*8bit 16bit

  • 传输方式

  • 1.ASCII 模式

  • 当控制器设为在 Modbus 网络上以 ASCII（美国标准信息交换代码）模式通信，在消息
    中的每个 8Bit 字节都作为两个 ASCII 字符发送。这种方式的主要优点是字符发送的时间间
    隔可达到 1 秒而不产生错误。
  • 代码系统
    十六进制，ASCII 字符 0...9，A...F
    消息中的每个 ASCII 字符都是一个十六进制字符组成
    每个字节的位
    1 个起始位
    7 个数据位，最小的有效位先发送
    1 个奇偶校验位，无校验则无
    1 个停止位（有校验时），2 个 Bit（无校验时）
    错误检测域
    LRC(纵向冗长检测)

  • 2.RTU模式

  • 当控制器设为在 Modbus 网络上以 RTU（远程终端单元）模式通信，在消息中的每个
    8Bit 字节包含两个 4Bit 的十六进制字符。这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可
    比 ASCII 方式传送更多的数据。
  • 代码系统
    8 位二进制，十六进制数 0...9，A...F
    消息中的每个 8 位域都是一个两个十六进制字符组成
    每个字节的位
    1 个起始位
    8 个数据位，最小的有效位先发送
    1 个奇偶校验位，无校验则无
    1 个停止位（有校验时），2 个 Bit（无校验时）
    错误检测域
    CRC(循环冗长检测)

  • 03功能码

  • 读从机（要求从机返回数据）
  • 主机发送：Tx:000000-01 03 00 00 00 02 C4 0B
  • 解释：
    1.01 地址位置
    2.03 读取操作
    3.00 00 起始地址（从0开始）
    4.00 02 读多少个寄存器（2个）
    5.C40B 校验位
  • 从机返回： Rx:000001-01 03 04 00 01 00 02 2A 32
  • 解释：
    1.01 地址位置
    2.03 读取操作
    3.04 字节数
    4.00 01 数据1
    5.00 02 数据2
    6.2A32 校验位

  • 06功能码

  • 写从机（单个寄存器）
  • 主机发送： Rx:000094-01 06 00 04 00 0C C8 0E
  • 解释：
  • 1.01
  • 2.06
  • 3.00 04 寄存器地址
  • 4.00 0C 写入的值
  • C80E 校验码
  • 从机返回 返回值与写从机数据一致

  • 16功能码

  • 写多个寄存器
  • 主机发送 Tx:000109-01 10 00 00 00 04 08 00 01 00 02 00 03 00 04 2E B9
  • 解释：
  • 1.01
  • 2.10 功能码
  • 3.00 00 起始位置
  • 4.00 04 截至位置
  • 5.08 字节数
  • 6.00 01 数据
  • 7.00 02 数据
  • 8.00 03 数据
  • 9.00 04 数据
  • 10 2E B9 CRC
  • 从机返回 Rx:000110-01 10 00 00 00 04 C1 CA
  • 解释：
  • 地址码 01
  • 功能码 10
  • 起始地址 00 00
  • 结束地址 00 04
  • CRC C1 CA