在工業控制、電力通訊、智能儀表等領域，通常情況下是采用串口通信的方式進行數據交換。最初采用的方式是RS232接口，由于工業現場比較復雜，各種電氣設備會在環境中產生比較多的電磁千擾，會導致信號傳輸錯誤。

1979年施耐德電氣制定了一個用于工業現場的總線協議Modbus協議，現在工業中使用RS485通信場合很多都采用Modbus協議，所以今天我們來了解下RS485通信和Modbus通信協議。

什么是串口通信

串口通信(Serial Communication)，是指外設和計算機間，通過數據信號線、地線、控制線等，按位進行傳輸數據的一種通訊方式。這種通信方式使用的數據線少，在遠距離通信中可以節約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸低。由于串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并目可以借助現成的電話網進行信息傳送，因此，特別適合于遠距離傳輸。

RS-485協議概述

RS-485和RS-232一樣，都是審行通信標準，現在的標準名稱是TIA485/EIA-485-A，但是人們會習慣稱為RS485標準，RS-485常用在工業、自動化、汽車和建筑物管理等領域。

RS-485總線彌補了RS-232通信距離短，速率低的缺點，RS-485的速率可高達10Mbit/s，理論通訊距離可達1200米；RS-485和RS-232的單端傳輸不一樣是差分傳輸，使用一對雙絞線，其中一根線定義為A，另一個定義為B。

通常情況下，RS485的信號在傳送出去之前會先分解成正負對稱的兩條線路(即我們常說的A、B信號線)，當到達接收端后，再將信號相減還原成原來的信號。

拓撲結構

RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現點對點的通信方式，現很少采用，多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線拓撲結構，在同一總線上最多可以掛接32個節點

RS-485總線同12C總線一樣支持主從模式，支持點對點單從機模式，也支持多從機模式，不支持多主機模式。

長距離布線會有信號衰減，而且引入噪聲和干擾的可能性更大，在線纜A和B上的表現就是電壓幅度的變化，但是，采用差分線的好處就是，差值相減就會忽略掉干擾依舊能輸出正常的信號，把這種差分接收器忽略兩條信號線上相同電壓的能力稱為共模抑制。

標準規定了，邏輯1: +2V to +6V: 邏輯0: -6V to -2V.

RS-485不需要使用特定的總線電壓，只看最小差分電壓，在較長的電纜長度上，接收器接收到的電壓可能會降低到+/- 200 mV，這對于RS-485仍然是完全可以接受的，這也是RS-485的優點之一。

RS485通常標有A+和B-，RS485的電平指的是兩根傳輸線間的電壓差，而不是傳輸線上的電壓。

RS485接線方式

與電腦進行通信時，需要轉換器，常見的設備有：USB轉RS485轉換器，RS232轉RS485轉換器，以太網轉RS485串口服務器。

RS485典型組網結構

RS485總線采用手拉手的總線結構方式。

什么是Modbus協議

在RS485的通信方式中，RS485總線上可以掛載多個設備，但是RS485是一種半雙工的通信方式(在一個時間段只能與一個設備通信)，如果不對掛載的節點設備加以限制，會引起通信紊亂的問題。為了解決數據傳輸紊亂的問題，我們得對RS485通信加以規則限制，來保證通信的穩定性和可靠性。

舉個例子來說明RS485通信協議與Modbus通信協議的關系：

我們把城市A看做主機，城市B看做從機，如果兩個城市之間要想進行經濟往來(數據傳輸)，那么第1件事就是修路，而這里的公路就是rs485總線；既然公路修好了，就可以通車了，但如果我們不對路上的車輛加以限制的話，那發生交通事故的可能性就會很大，所以我們制定了一套交通規則去限制車輛的行駛，而這個"交通規則"就是Modbus串行通信協議。

Modbus是應用層的一種串行通信協議，包括：Modbus RTU、Modbus ASCII 和Modbus TCP三種，其中Modbus RTU與Modbus ASCII均為支持RS-485總線的通信協議，Modbus TCP是支持以太網的通信協議。

Modbus 協議是一個主從架構的協議，有一個主節點，其他使用 Modbus 協議參與通信的節點是從節點，每一個從設備都有一個唯一的設備地址。

Modbus是一個請求/應答協議，并且提供功能碼規定的服務。Modbus功能碼是 Modbus請求/應答 PDU(協議數據單元)的元素。

RS485協議與Modbus協議的區別

RS485 Modbus RTU指令解碼

從機地址：從機ID,范圍0-255,其中有效范圍是1-247,其中255是廣播地址(廣播就是對所有從機發送應答)

功能碼：占用一個字節,功能碼的意義就是知道這個指令是干啥的.常用的有03、04、06、16；03和04是READ，06和16是WRITE

數據區：從機的數據，此區域查詢數據的地址和查詢字節數等。

校驗：CRC檢驗是檢測接收的數據是否正確

RS-485通信的應用

工業控制

RS-485通信在工業自動化領域中應用非常廣泛。在工業控制系統中，RS-485通信可以用于連接PLC(可編程邏輯控制器)、傳感器、執行器等設備，實現設備之間的數據交換和控制。例如，在一條生產線上，RS-485通信可以實現各個設備之間的協調工作，確保生產線的正常運行。

采用RS485通信接口，支持Modbus協議的空氣溫濕度傳感器

智能家居

隨著物聯網的興起，家庭自動化逐漸成為了一個新興的領域。RS-485通信可以用于連接家庭自動化設備，如溫度傳感器、智能燈具、智能家電等，實現設備之間的互聯互通。通過RS-485通信，這些設備可以相互協作，實現智能化的家居生活。

采用RS485通信接口，支持Modbus協議的二氧化碳傳感器

其他領域

除了工業控制和家庭自動化領域，RS-485通信還廣泛應用于電力、交通、醫療等領域。例如，在電力系統中，RS-485通信可以用于監測電力設備狀態、采集電能數據等。

推薦設備：

EdgeBox-RPI-200 邊緣計算控制器

EdgeBox-RPI-200 是基于樹莓派的一體化工業邊緣計算控制器，結合了多種工業用途。設計為高可擴展性和堅固耐用的工業硬件，安裝豐富的IO資源，并由強大的Raspberry Pi工業軟件生態系統提供支持，是智能自動化和工業物聯網（IIoT）解決方案的理想選擇。

特征

一體化工業控制器：

它不僅僅是一個PLC，PAC，它更可以實現IIoT網關，OPC UA服務器和工業PC的功能。

強大而靈活的處理器：

由樹莓派計算模塊 4 （CM4） 提供支持，配備高達 2GB RAM 和 8GB eMMC，執行實時操作和多進程。

豐富的 IO 資源和已安裝的工業接口：

支持多種工業總線協議和標準

多種通信能力：

提供全功能無線互連和 RJ45 千兆以太網，由多種云服務支持

堅固耐用的工業級硬件設計：

集成熱管理，全鋁散熱器外殼，支持 35mm DIN 和壁掛式安裝

偉大的樹莓派工業軟件生態系統：

支持多種工業軟件和平臺，包括Codesys，Node-Red，MQTT，OPC UA，Ignition等。

寫在最后

RS485通信總線是一種半雙工通信總線，在同一時間只能接受或發送，可以掛載多個節點設備。

為了解決主機與從機通信的穩定性和可靠性，我們規定了主從模式，同一時刻只能一主一從進行通信。但主機和從機用什么樣的數據幀進行通信還沒有確定。

Modbus協議規定了主機與從機通信的數據格式，相對于自定義的數據格式，Modbus的兼容性更強。

審核編輯：湯梓紅