【正文】 值得注意。這條信號地可以是額外的一條線（非屏蔽雙絞線），或者是屏蔽雙絞線的屏蔽層。 由于上述原因， RS42 RS485 盡管采用差分平衡傳輸方式，但對整個RS422 或 RS485 網(wǎng)絡，必須有一條低阻的信號地。RS422 與 RS485 標準均規(guī)定 VOS≤ 3V，但 VGPD 可能會有很大幅度（十幾伏甚至數(shù)十伏），并可能伴有強干擾信號，致使接收器共模輸入 VCM 超出正常范圍，并在傳輸線路上產(chǎn)生干擾電流，輕則影響 正常通信，重則損壞通信接口電路。 當發(fā)送驅動器 A向接收器 B發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送驅動器 A 的輸出共模電壓為 VOS，由 于兩個系統(tǒng)具有各自獨立的接地系統(tǒng)，存在著地電位差 VGPD。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有下面 兩 個原因： 共模干擾問題：正如前文已述， RS422 與 RS485接口均采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。否則接口損壞率較高。接地處理不當往往會導致電子系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作甚至危及系統(tǒng)安全。節(jié)能效果顯著。但電容 C 的取值是個難點，需要在功耗和匹配質量間進行折衷。另外一種比較省電的匹配方式是 RC匹配，如圖 2－ 8。相當于電纜特性阻抗的電阻，因為大多數(shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在 100～ 120Ω。 一般終端匹配采用終接電阻方法，前文已有提及， RS422 在總線電纜的遠端并接電阻， RS485 則應在總線電纜的開始和末端都需并接終接電阻。但這在實際上難以掌握，美國 MAXIM 公司有篇文章提到一條經(jīng)驗性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時需要進行匹配：當信號的轉換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的 3倍以上時就可以不加匹配。但在短距離與低速率下可以不用考慮終端匹配。 總之，應該提供一條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。（ 2）應注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。網(wǎng)絡拓撲一般采用終端匹配的總線型結構，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡。此部分可有可無 ,由數(shù)據(jù)長度確定其起始界限。 (e)數(shù)據(jù)內(nèi)容 :是傳輸?shù)奈募木唧w內(nèi)容 ,由文件長度確定文件內(nèi)容的長度 ,是通訊傳輸?shù)淖钪饕糠帧? (c)所發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送原因 :表示是由何種命令所要該文件的 ,是接收端處理程序進一步處理該數(shù)據(jù)的標識 ,一般用被響應的命令正文代替。 數(shù)據(jù)內(nèi)容 ： 根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同對應有不同結構的內(nèi)容 ,對應的數(shù)據(jù)內(nèi)容的基本格式為 : 發(fā)送數(shù)據(jù)的文件名稱 間隔 所發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送原因 間隔 數(shù)據(jù)長度 間隔 數(shù)據(jù)內(nèi)容 間隔 校驗和 以上各部分的詳細含義如下 : (a)發(fā)送數(shù)據(jù)的文件名稱 :接收處理程序可以根據(jù)這個文件名來處理和保存接收到的數(shù)據(jù)。 (2)命令或回應 :例如 使用四個字符作為標志 ,代表不同的要 求和含義 ,用于通訊雙方發(fā)送的各種命令和傳送相應的回應 ,以便于數(shù)據(jù)的處理 ,詳細定義可根據(jù)應用環(huán)境的不同具體進行。 起始與結束標志一般不要超過四個字符。 例如 :起始標志用“〔〔〔〔”表示 。 在被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的前邊加上楨起始標志 ,后邊加上楨終止標志 ,在發(fā)送端將所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)楨包裹起來進行傳送 ,當接收端收到完整的數(shù)據(jù)楨格式的數(shù)據(jù)流時 ,將該數(shù)據(jù)楨脫掉起始、終止標志進行進一步的處理。 防止高速發(fā)送方的數(shù)據(jù)把低速接收方“淹沒” ,這需要用某種信息流量調(diào)節(jié)機制使發(fā)送方得知接收方當前還有多少緩存空間。將這些不同數(shù)據(jù)結構的數(shù)據(jù)上傳到上位機中并用文件方式保存起來就要求通訊協(xié)議應充分考慮這些被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的不確定性 ,即通訊協(xié)議的結構應與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容無關。 （ 4） 保證系統(tǒng)上電時的 RS485 芯片處于接收輸入狀態(tài)、對于收發(fā)控制端TC建議采用 MCU 引腳通過反相器進行控制、不宜采用 MCU 引腳直接進行控制、以防止 MCU 上電時對總線的干擾 . （ 5） 總線隔離、 RS485 總線為并接式二線制接口、一旦有一只芯片故障就可能將總線 “ 拉死 ” 、因此對其二線口 VA、 VB 與總線之間應加以隔離、通常在VA、 VB 與總線之間各串接一只 4~10Ω 的 PTC 電阻、同 時與地之間各跨接 5V的TVS 二極管、以消除線路浪涌干擾、如沒有 PTC 電阻和 TVS二極管、可用普通電阻和穩(wěn)壓管代替 . （ 6）合理選用芯片、例如、對外置設備為防止強電磁（雷電）沖擊、建議選用 TI的 75LBC184等防雷擊芯片、對節(jié)點數(shù)要求較多的可選用 SIPEX的 SP485R、 2)RS485 的通訊規(guī)則 由于 RS485 是一種半雙工通訊 ,發(fā)送與接收共用一物理通道 ,在任意時刻只允許一臺單機處于發(fā)送狀態(tài) ,因此要求應答的單機必須在偵聽總線上呼叫信號已經(jīng)發(fā)送完畢 ,并且沒有其他單機發(fā)送應答信號的情況下才能應答 .半雙工通訊對主機和從機的發(fā)送與接受時序有著嚴格的要求 ,如果在時序上配合不好 ,就會發(fā)生總線沖突 ,使整個系統(tǒng)的通訊癱瘓 ,無法正常工作 .要做到總線上的設備在時序上的嚴格配合 ,必須遵從以下原則 : (1)復位時 ,主從機都應該處于接收狀態(tài) . (2)控制端 RE,DE 的信號的有效脈寬應該大于發(fā)送和接收一楨信號的寬度 . 通訊協(xié)議的設計要求 由于通訊是將各種不同的采集裝置連接起來的最佳方式 ,而這些采集裝置的結構和處理能力不盡相同 ,有使用 PC 體系的 PC104 結構 ,也有使用嵌入式系統(tǒng)的單片機結構 ,還有使用專用芯片的特殊結構 。 （ 2） 另外一種比較省電的匹配方案是 RC 匹配利用一只電容 C 隔斷直流成分、可以節(jié)省大部分功率、但電容 C的取值是個難點、需要在功耗和匹配質量間進行折衷、除上述兩種外還有一種采用二極管的匹配方案、這種方案雖未實現(xiàn)真正的匹配、但它利用二極管的鉗位作用、迅速削弱反射信號達到改善信號質量的目的、節(jié)能效果顯著 。這個 LRC在接收設備進行核驗，并與被傳送的 LRC進行比較，冒號（：）、回車符號（ CR）、換行字符（ LF）和置入的其他任何非 ASCII十六進制字符在運算時忽略不計。這個錯誤校 驗是一個 8位二進制數(shù)，可作為 2個ASCII十六進制字節(jié)傳送。 另外，在某些非 ModBus通信協(xié)議中也經(jīng)常使用 CRC16作為校驗手段，而且產(chǎn)生了一些 CRC16的變種，他們是使用 CRC16多項式 X↑ 16+X↑ 15+X↑ 2+1，單首次裝入的 16位寄存器為 0000；使用 CRC16的反序 X↑ 16+X↑ 14+X↑ 1+1，首次裝入寄存器值為 0000或 FFFFH。 ⑦重復③ ~⑥，直至該 報文所有字節(jié)均與 16位寄存器進行“異或”運算，并移位 8次。 ⑤重復③和④，直至移出 8位。 ③把這個 16寄存器向右移一位。 ②該 16位寄存器的高位字節(jié)與開始 8位字節(jié)進行“異或”運算。多項式的 MSB略 去不記，因其只對商有影響而不影響余數(shù)。由于在運算中不用進位，為便于操作起見，計算 CRC時設 MSB在最右位。 習慣于成串發(fā)送數(shù)據(jù)的設備會首選送出字符的最右位（ LSB最低有效位）。經(jīng)上述處理而含有 CRC字節(jié)的報文，若無錯誤，到接收設備后再被同一多項式（ X↑ 16+X↑ 15+X↑ 2+1）除，會得到一個零余數(shù)（接收設備核驗這個 CRC字節(jié)，并將其與被傳送的 CRC比較）。整數(shù)商位忽略不記， 16位余數(shù)加入該報文（ MSB先發(fā)送），成為 2個 CRC校驗字節(jié)。 （ 2） ModBus的數(shù)據(jù)校驗方式 CRC16（循環(huán)冗余錯誤校驗） CRC16錯誤校驗程序如下：報文（此處只涉及數(shù)據(jù)位，不指起始位、停止位和任選的奇偶校驗位）被看作是一個連續(xù)的二進制，其最高有效位（ MSB）首選發(fā)送。 ASCII模式使用的字符雖是RTU模式的兩倍，但 ASCII數(shù)據(jù)的譯瑪和處理更為容易一些，此外，用 RTU模式時報文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送，用 ASCII模式，字符之間可產(chǎn)生 長達 1s的間隔，以適應速度較快的機器。如欲轉換為 ASCII模式，則每個 RTU字符首先應分為高位和低位兩部分，這兩部分各含 4位，然后轉換成十六進制等量值。 RTU則適用于機器語言編程的計算機和 PC主機。選擇時應視所用 ModBus主機而定，每個 ModBus系統(tǒng)只能使用一種模式，不允許 2種模式混用。 表 2 ModBus功能碼與數(shù)據(jù)類型對應表 代碼 功能 數(shù)據(jù)類型 01 讀 位 02 讀 位 03 讀 整型、字符型、狀態(tài)字、浮點型 04 讀 整型、狀態(tài)字、浮點型 05 寫 位 06 寫 整型、字符型、狀態(tài)字、浮點型 08 N/A 重復“回路反饋”信息 15 寫 位 16 寫 整型、字符型、狀態(tài)字、浮點型 17 讀 字符型 （ 1） ModBus的傳輸方式 在 ModBus系統(tǒng)中有 2種傳輸模式可選擇。采用這個系統(tǒng)，各 PC可以和中心主機交換信息而不影響各 PC執(zhí)行本身的控制任務。如果某項事務處理完成，記錄會 給出有關錯誤 13 編程（ 184/384 484 584） 可使主機模擬編程器功能修改 PC從機邏輯 14 探詢（ 184/384 484 584） 可使主機與正在執(zhí)行任務的從機通信，定期控詢該從機是否已完成其程序操作，僅在含有功能 13的報文發(fā)送后，本功能碼才得發(fā)送 15 強置多線圈 強置一串連續(xù)邏輯線圈的通斷 16 預置多寄存器 把具體的二進制值裝入一串連續(xù)的保持寄存器 17 報告從機標識 可使主機判斷編址從機的類型及該從機運行指示燈的狀態(tài) 18 （ 884和 MICRO 84） 可使主機模擬編程功能，修改 PC狀態(tài)邏輯 19 重置通信鏈路 發(fā)生非可修改錯誤后，是從機復位于已知狀態(tài)，可重置順序字節(jié) 20 讀取通用參數(shù)（ 584L） 顯示擴展存儲器文件中的數(shù)據(jù)信息 21 寫入通用參數(shù)（ 584L） 把通用參數(shù)寫入擴展存儲文件，或修改之 22～64 保留作擴展功能備用 65～72 保留以備用戶功能所用 留作用戶功能的擴展編碼 73～119 非法功能 120～127 保留 留作內(nèi)部作用 128～255 保留 用于異常應答 ModBus網(wǎng)絡只是一個主機，所有通信都由他發(fā)出。下表 1是 ModBus的功能碼定義。 ModBus網(wǎng)絡是一個工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機通過公用線路或局部專用線路連接而成。最終寄存器中的值，是消息中所有的字節(jié)都執(zhí)行之后的 CRC值。 整個過程要重復 8次。 CRC產(chǎn)生過程中，每個 8位字符都單獨和寄存器內(nèi)容相或（ OR），結果向最低有效位方向移動，最高有效位以 0填充。 CRC是先調(diào)入一值是全“ 1”的 16位寄存器，然后調(diào)用一過程將消息中連續(xù)的 8位字節(jié)各當前寄存器中的值進行處理。它由 傳輸設備計算后加入到消息中。 CRC域檢測了整個消息的內(nèi)容。 LRC方法是將消息中的 8Bit的字節(jié)連續(xù)累加，丟棄了進位。 LRC域是一個包含一個 8位二進制值的字節(jié)。 LRC檢測 使用 ASCII模式，消息包括了一基于 LRC方法的錯誤檢測域。 如果沒有指定奇偶校驗位，傳輸時就沒有校驗位，也不進行校驗檢測。如果便用了偶校驗，幀的奇偶校驗位將是 0，便得整個“ 1”的個數(shù)仍是 4個。 如果指定了奇或偶校驗 ，“ 1”的位數(shù)將算到每個字符的位數(shù)中（ ASCII模式 7個數(shù)據(jù)位， RTU中 8個數(shù)據(jù)位）。 奇偶校驗 用戶可以配置控制器是奇或偶校驗，或無校驗。這樣超時事件將觸發(fā)主設備來處理錯誤。 用戶要給主設備配置一預先定義的超時時間間隔，這個時間間隔要足夠長，以使任何從設備都能作為正常反應。奇偶校驗對每個字符都可用 ，幀檢測（ LRC或 CRC）應用于整個消息。故 CRC的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個字節(jié)。錯誤檢測域的內(nèi)容是通過對消息內(nèi)容進行循環(huán)冗長檢測方法得出的。 LRC字符附加在回車換行符前面。 ASCII 當選用 ASCII模式作字符幀，錯誤檢測域包含兩個 ASCII字符。 錯誤檢測域 標準的 Modbus網(wǎng)絡有兩種錯誤檢測方法。 在某種消息中數(shù)據(jù)域可以是不存在的（ 0長度）。 如果沒有錯誤發(fā)生，從從設備返回的數(shù)據(jù)域包含請求的數(shù)據(jù)。 例如，如果主設備需要從設備讀取一組保持寄存器（功能代碼 03），數(shù)據(jù)域指定了起始寄存器以及要讀的寄存器數(shù)量。 從主設 備發(fā)給從設備消息的數(shù)據(jù)域包含附加的信息：從設備必須用于進行執(zhí)行由功能代碼所定義的 行 為。 數(shù)據(jù)域 數(shù)據(jù)域是由兩個十六進制數(shù)集合構成的，范圍 00...FF。對異議回應，它返回： 1 0 0 0 0 0 1 1 （十六進制 83H） 除功能代碼因異議錯誤作了修改外，從設備將一獨特的代碼放到回應消息的數(shù)據(jù)域中，這能告訴主設備發(fā)生了什么錯誤。對異議回應，從設備返回一等同于正常代