【正文】 I 當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)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(shè)備返回的數(shù)據(jù)域包含請求的數(shù)據(jù)。 例如，如果主設(shè)備需要從設(shè)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(shè)備發(fā)給從設(shè)備消息的數(shù)據(jù)域包含附加的信息：從設(shè)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(gòu)成的，范圍00...FF。對異議回應(yīng)，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(shè)備將一獨特的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，這能告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯誤。對異議回應(yīng)，從設(shè)備返回一等同于正常代碼的代碼，但最重要的位置為邏輯1。 當(dāng)從設(shè)備回應(yīng)時，它使用功能代碼域來指示是正?；貞?yīng)(無誤)還是有某種錯誤發(fā)生（稱作異議回應(yīng)）。 當(dāng)消息從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備時，功能代碼域?qū)⒏嬷畯脑O(shè)備需要執(zhí)行哪些行為。可能的代碼范圍是十進制的1...255。當(dāng)Modbus協(xié)議用于更高水準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)，廣播可能不允許或以其它方式代替。當(dāng)從設(shè)備發(fā)送回應(yīng)消息時，它把自己的地址放入回應(yīng)的地址域中，以便主設(shè)備知道是哪一個設(shè)備作出回應(yīng)。單個設(shè)備的地址范圍是1...247。一典型的消息幀如下所示： 起始位 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù)據(jù) CRC校驗 結(jié)束符 T1T2T3T48Bit 8Bit n個8Bit 16Bit T1T2T3T4 圖3 RTU消息幀 地址域 消息幀的地址域包含兩個字符（ASCII）或8Bit（RTU）。同樣地，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。 整個消息幀必須作為一連續(xù)的流轉(zhuǎn)輸。在最后一個傳輸字符之后。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時間內(nèi)。傳輸?shù)牡谝粋€域是設(shè)備地址。一個典型消息幀如下所示： 起始位 設(shè)備地址 功能代碼數(shù)據(jù) LRC校驗結(jié)束符 1個字符 2個字符2個字符n個字符2個字符2個字符圖2 ASCII消息幀 RTU幀 使用RTU模式。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備不斷偵測“:”字符，當(dāng)有一個冒號接收到時，每個設(shè)備都解碼下個域（地址域）來判斷是否發(fā)給自己的。 ASCII幀 使用ASCII模式，消息以冒號（:）字符（ASCII碼 3AH）開始，以回車換行符結(jié)束（ASCII碼 0DH,0AH）。 代碼系統(tǒng) ? 8位二進制，十六進制數(shù)0...9，A...F ? 消息中的每個8位域都是一個兩個十六進制字符組成 每個字節(jié)的位 ? 1個起始位 ? 8個數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送 ? 1個奇偶校驗位，無校驗則無 ? 1個停止位（有校驗時），2個Bit（無校驗時） 錯誤檢測域 ? CRC(循環(huán)冗長檢測) Modbus消息幀 兩種傳輸模式中（ASCII或RTU），傳輸設(shè)備以將Modbus消息轉(zhuǎn)為有起點和終點的幀，這就允許接收的設(shè)備在消息起始處開始工作，讀地址分配信息，判斷哪一個設(shè)備被選中（廣播方式則傳給所有設(shè)備），判知何時信息已完成。 代碼系統(tǒng) ? 十六進制，ASCII字符0...9，A...F ? 消息中的每個ASCII字符都是一個十六進制字符組成 每個字節(jié)的位 ? 1個起始位 ? 7個數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送 ? 1個奇偶校驗位，無校驗則無 ? 1個停止位（有校驗時），2個Bit（無校驗時） 錯誤檢測域 ? LRC(縱向冗長檢測) （2）RTU模式 當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以RTU（遠(yuǎn)程終端單元）模式通信，在消息中的每個8Bit字節(jié)包含兩個4Bit的十六進制字符。 （1）ASCII模式 當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCII（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）模式通信，在消息中的每個8Bit字節(jié)都作為兩個ASCII字符發(fā)送。 ASCII模式 : 地址 功能代碼 數(shù)據(jù)數(shù)量 數(shù)據(jù)1...數(shù)據(jù)n LRC高字節(jié) LRC低字節(jié) 回車 換行 RTU模式 地址 功能代碼 數(shù)據(jù)數(shù)量 數(shù)據(jù)1 ... 數(shù)據(jù)n CRC高字節(jié) CRC低字節(jié) 所選的ASCII或RTU方式僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)，它定義了在這些網(wǎng)絡(luò)上連續(xù)傳輸?shù)南⒍蔚拿恳晃?，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。 兩種傳輸方式 控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)通信。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯誤的，同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。 B 回應(yīng) 如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應(yīng)。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。同樣，當(dāng)控制器接收到一消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。 在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對等”。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯誤檢測域。 主設(shè)備可單獨和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。典型的主設(shè)備：主機和可編程儀表。 控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。 (1)在Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸 標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用一RS232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。 當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時，此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。（8） 對話控制。（7） 路徑選擇。（6） 流量控制。（5） 鏈路控制與管理。（4） 透明性。（3） 順序控制。（2） 差錯控制。通訊協(xié)議的主要功能要求如下：（1） 信號的傳送與接收。（2） 語義：規(guī)定了通訊雙方彼此“講什么”，即確定協(xié)議元素的內(nèi)容和類型。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程。從機不主動發(fā)送數(shù)據(jù)或命令,在一個多機通訊系統(tǒng)中,只有一臺單機作為主機,各臺從機之間不能相互通訊,即使有信息交換也必須通過主機轉(zhuǎn)發(fā).在總線的末端接一個匹配電阻,吸收總線上的反射信號,一般為120Ω.當(dāng)總線上沒有信號傳輸時,總線處于懸浮狀態(tài),+與+5V電源間接一個10K的電阻,正端A+與負(fù)端B接一個10K的電阻,正端A+,即使有干擾信號,也很難產(chǎn)生串行通訊的起始信號0,從而增加了總線的抗干擾能力. 通訊協(xié)議的原理及應(yīng)用所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。 1 7 18 19 110 111 RS485標(biāo)準(zhǔn)總線接口應(yīng)用RS485串行總線接口標(biāo)準(zhǔn)以差分平衡方式傳輸信號，具有很強的抗共膜干擾能力，允許一對雙絞線上一個發(fā)送器驅(qū)動多個負(fù)載設(shè)備，使用單片機本身本身所提供的簡單串行接口，加上總線驅(qū)動器，SN75176等，可組成簡單的RS485通訊網(wǎng)絡(luò)。即：一旦甲方請求發(fā)送（RTS），便立即得到允許（CTS），同時，使乙方的DCD有效，即檢測到載波信號。盡管此時乙方并不存在DCE（數(shù)傳機）。 雙方的握手信號關(guān)系如下（注：甲方乙方并未在圖中標(biāo)出）： ①當(dāng)甲方的DTE準(zhǔn)備好，發(fā)出DTR信號，該信號直接聯(lián)至乙方的RI（振鈴信號）和DSR（數(shù)傳機準(zhǔn)備好）。 （2）零Modem標(biāo)準(zhǔn)連接： 如果想在直接連接時，而又考慮到RS232C的聯(lián)絡(luò)控制信號，則采用零MODEM方式的標(biāo)準(zhǔn)連接方法，其通信雙方信號線安排如下12345順序所演示的那樣。在這種方式下，通信雙方的任何一方，只要請求發(fā)送RTS有效和數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR有效就能開始發(fā)送和接收。則允許距離L=2500PF/（170PF/M）=15M 這一距離的計算，是偏于保守的，實際應(yīng)用中，當(dāng)使用9600bps，普通雙絞屏蔽線時，距離可達(dá)30~35米。 無Modem時，最大通信距離按如下方式計算： RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)誤碼率小于4%時，要求導(dǎo)線的電容值應(yīng)小于2500PF。 2）近距離通信： 當(dāng)通信距離較近時，可不需要Modem，通信雙方可以直接連接，這種情況下，只需使用少數(shù)幾根信號線。 計算機向DTE“數(shù)據(jù)輸出寄存器”傳送新的數(shù)據(jù)前，應(yīng)檢查Modem狀態(tài)和數(shù)據(jù)輸出寄存器為空。（RTS/CTS可只用于半雙工系統(tǒng)中作發(fā)送方式和接收方式的切換。此時，若DCE（Modem）允許傳送，則向DTE回答CTS（允許發(fā)送）信號。當(dāng)對方“摘機”后，兩方建立了通信鏈路。 圖14 DSR、DTR：數(shù)傳機（DCE）準(zhǔn)備好、數(shù)據(jù)終端（DTE）準(zhǔn)備好，只表示設(shè)備本身可用。7V～+7V7V～+12V 通訊方式的選擇一般要根據(jù)通訊距離和傳輸速率來確定，例如：短距離，低速率的本地設(shè)備之間的通訊可以采用RS232C；速率和距離相對較大時，可以采用RS485的通訊方式，它在工控領(lǐng)域使用的比較廣泛。3V～+3V1V～+3V接收器共模電壓規(guī)定RS232RS422R485工作方式單端差分差分節(jié)點數(shù)1收、1發(fā)1發(fā)10收1發(fā)32收最大傳輸電纜長度50英尺400英尺400英尺最大傳輸速率20Kb/S10Mb/s10Mb/s最大驅(qū)動輸出電壓+/25V～+6V7V～+12V驅(qū)動器輸出信號電平(負(fù)載最小值)負(fù)載+/5V～+/15V+/+/驅(qū)動器輸出信號電平(空載最大值)空載+/25V+/6V+/6V驅(qū)動器負(fù)載阻抗(Ω)3K～7K10054擺率(最大值)30V/μsN/AN/A接收器輸入電壓范圍+/15V10V～+10V7V～+12V接收器輸入門限+/3V+/200mV+/200mV接收器輸入電阻(Ω)3K～7K4K(最小)≥12K驅(qū)動器共模電壓 因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。接口信號電平比RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。終接電阻接在傳輸總線的兩端。RS485需要2個終接電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。RS485與RS422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS485是7V至+12V之間，而RS422在7V至+7V之間，RS485接收器最小輸入阻抗為12K，RS422是4k；RS485滿足所有RS422的規(guī)范，所以RS485的驅(qū)動器可以用在RS422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用.RS485與RS422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。RS485可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。 RS485通訊接口由于RS485是從RS422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS485許多電氣規(guī)定與RS422相仿。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。 RS422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。RS422四線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）.RS422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。即一個主設(shè)備（Mas