【正文】 接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)，(DCE→DTE)。 上述控制信號(hào)線何時(shí)有效，何時(shí)無效的順序表示了接口信號(hào)的傳送過程。若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將DTR線置成有效(ON)狀態(tài)，等CTS線上收到有效(ON)狀態(tài)的回答后，才能在TxD線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。 2個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)：發(fā)送TXD；接收RXD。 6個(gè)控制信號(hào)： DSRamp。amp。數(shù)傳機(jī)（即modem）準(zhǔn)備好，Data Set Ready.DTRamp。amp。數(shù)據(jù)終端（DTE，即微機(jī)接口電路，如Intel8250/8251,16550）準(zhǔn)備好，Data Terminal Ready。0。0。 CTSamp。amp。DCE允許DTE發(fā)送（Clear To Send）,該信號(hào)是對(duì)RTS信號(hào)的回答。0。0。 RIamp。amp。振鈴信號(hào) Ringing當(dāng)DCE收到交換機(jī)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效，通知DTE已被呼叫。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是104k+100Ω（終接電阻）。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。 此種通訊接口在家電設(shè)備中并不常用，這里也不再詳述。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。 而采用四線連接時(shí)，與RS422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS422有改進(jìn)， 無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個(gè)設(shè)備。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。在近距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。 RS485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為（2—6）V表示。 RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好.RS485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps.RS485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。 因RS485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。 RS485接口連接器采用DB9的9芯插頭（針），與智能終端RS485接口采用DB9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB9（針）。 RS232的應(yīng)用1）遠(yuǎn)距離通信 若在雙方MODEM之間采用普通電話交換線進(jìn)行通信，除了需要2～8號(hào)信號(hào)線外還要增加RI(22號(hào))和DTR(20號(hào))兩個(gè)信號(hào)線進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，如圖14所示。 首先，通過電話機(jī)拔號(hào)呼叫對(duì)方，電話交換臺(tái)向?qū)Ψ桨l(fā)出拔號(hào)呼叫信號(hào)，當(dāng)對(duì)方DCE收到該信號(hào)后，使RI（振鈴信號(hào)）有效，通知DTE，已被呼叫。 若計(jì)算機(jī)要發(fā)送數(shù)據(jù)至對(duì)方，首先通過接口電路（DTE）發(fā)出RTS（請(qǐng)求發(fā)送）信號(hào)。一般可直接將RTS/CTS接高電平，即只要通信鏈路已建立，就可傳送信號(hào)。 當(dāng)DTE獲得CTS信號(hào)后，通過TXD線向DCE發(fā)出串行信號(hào)，DCE（Modem）將這些數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)（又稱載波信號(hào)），傳向?qū)Ψ?。?dāng)對(duì)方的DCE收到載波信號(hào)后，向?qū)Ψ降腄TE發(fā)出DCD信號(hào)（數(shù)據(jù)載波檢出），通知其DTE準(zhǔn)備接收，同時(shí)，將載波信號(hào)解調(diào)為數(shù)據(jù)信號(hào)，從RXD線上送給DTE，DTE通過串行接收移位寄存器對(duì)接收到的位流進(jìn)行移位，當(dāng)收到1個(gè)字符的全部位流后，把該字符的數(shù)據(jù)位送到數(shù)據(jù)輸入寄存器，CPU可以從數(shù)據(jù)輸入寄存器讀取字符。最簡單的情況，在通信中根本不需要RS232C的控制聯(lián)絡(luò)信號(hào)，只需三根線（發(fā)送線、接收線、信號(hào)地線）便可實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信，即是這里要討論的第一種情況。對(duì)于普通導(dǎo)線，其電容值約為170PF/M。 （1）零Modem 的最簡連線（3線制） 圖16是零MODEM方式的最簡單連接（即三線連接），圖中的2號(hào)線與3號(hào)線交叉連接是因?yàn)樵谥边B方式時(shí)，把通信雙方都當(dāng)作數(shù)據(jù)終端設(shè)備看待，雙方都可發(fā)也可收。 圖16 　 ①RTS與CTS互聯(lián)：只要請(qǐng)求發(fā)送，立即得到允許 　 ②DTR與DSR互聯(lián)：只要本端準(zhǔn)備好，認(rèn)為本端立即可以接收（DSR、數(shù)傳機(jī)準(zhǔn)備好）。 無Modem的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)線（7線制）如圖所示： 從中可以看出，RS232C接口標(biāo)準(zhǔn)定義的所有信號(hào)線都用到了，并且是按照DTE和DCE之間信息交換協(xié)議的要求進(jìn)行連接的，只不過是把DTE自己發(fā)出的信號(hào)線送過來，當(dāng)作對(duì)方DCE發(fā)來的信號(hào)，因此，又把這種連接稱為雙叉環(huán)回接口。即只要甲方準(zhǔn)備好，乙方立即產(chǎn)生呼叫（RI）有效，并同時(shí)準(zhǔn)備好（DSR）。 ②甲方的RTS和CTS相連，并與乙方的DCD互連。 ③甲方的TXD與乙方的RXD相連，一發(fā)一收。在由單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)通訊系統(tǒng)中,一般采用主從式結(jié)構(gòu)。約定包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。目前，在工控領(lǐng)域，采用最多的通訊協(xié)議為modbus協(xié)議.一般來說，通訊協(xié)議內(nèi)容包括三部分：（1） 語法：它規(guī)定了通訊雙方彼此“如何講”，也就是確定協(xié)議元素的格式，包括數(shù)據(jù)格式和信號(hào)電平等。（3） 定時(shí)關(guān)系：規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定通訊進(jìn)程中通訊的狀態(tài)變化，包括速度匹配和時(shí)序。應(yīng)規(guī)定信息傳送的格式，接口標(biāo)準(zhǔn)及啟動(dòng)控制，結(jié)束控制，超時(shí)控制等功能。使構(gòu)成傳輸數(shù)據(jù)的源碼組具有一定的邏輯性，接受端根據(jù)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的檢錯(cuò)或糾錯(cuò)處理。對(duì)發(fā)送的信息進(jìn)行編號(hào)，以免重復(fù)接受或丟失。對(duì)用戶終端所使用的數(shù)據(jù)無任何約束性的限制，即對(duì)用戶使用的代碼保證編碼的獨(dú)立性與傳輸?shù)耐餍?。在全雙工，半雙工和多點(diǎn)線路等多種線路方式中，確定那個(gè)站發(fā)送，那個(gè)站接收，對(duì)多個(gè)用戶同時(shí)呼叫的場合如何對(duì)其擇優(yōu)選擇控制。要保證發(fā)送方與接受方在速率上能夠匹配。確定信息報(bào)文如何通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)和鏈路到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的傳送路徑和最優(yōu)的路徑選擇策略。 Modbus通訊協(xié)議 Modbus 協(xié)議簡介 此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測的方法?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的從設(shè)備：可編程控制器。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。 從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯(cuò)誤檢測域。 (2)在其它類型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸 在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對(duì)等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。提供的多個(gè)內(nèi)部通道可允許同時(shí)發(fā)生的傳輸進(jìn)程。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。 (3)查詢—回應(yīng)周期 A 查詢 查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。例如功能代碼03是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。錯(cuò)誤檢測域?yàn)閺脑O(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：象寄存器值或狀態(tài)。錯(cuò)誤檢測域允許主設(shè)備確認(rèn)消息內(nèi)容是否可用。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗(yàn)方式等），在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。 在其它網(wǎng)絡(luò)上（象MAP和Modbus Plus）Modbus消息被轉(zhuǎn)成與串行傳輸無關(guān)的幀。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯(cuò)誤。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。部分的消息也能偵測到并且錯(cuò)誤能設(shè)置為返回結(jié)果。 其它域可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的0...9,A...F。 消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間隔最長不能超過1秒，否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。在網(wǎng)絡(luò)波特率下多樣的字符時(shí)間，這是最容易實(shí)現(xiàn)的(如下圖的T1T2T3T4所示)?？梢允褂玫膫鬏斪址鞘M(jìn)制的0...9,A...F。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域（地址域）接收到，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己的。一個(gè)新的消息可在此停頓后開始。接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮腃RC域的值不可能是正確的?？赡艿膹脑O(shè)備地址是0...247 (十進(jìn)制)。主設(shè)備通過將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中的地址域來選通從設(shè)備。 地址0是用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認(rèn)識(shí)。 如何處理功能域 消息幀中的功能代碼域包含了兩個(gè)字符（ASCII）或8Bits（RTU）。當(dāng)然，有些代碼是適用于所有控制器，有此是應(yīng)用于某種控制器，還有些保留以備后用。例如去讀取輸入的開關(guān)狀態(tài)，讀一組寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，讀從設(shè)備的診斷狀態(tài)，允許調(diào)入、記錄、校驗(yàn)在從設(shè)備中的程序等。對(duì)正?；貞?yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)相應(yīng)的功能代碼。 例如：一從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備的消息要求讀一組保持寄存器，將產(chǎn)生如下功能代碼： 0 0 0 0 0 0 1 1 （十六進(jìn)制03H） 對(duì)正?；貞?yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)同樣的功能代碼。 主設(shè)備應(yīng)用程序得到異議的回應(yīng)后，典型的處理過程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)給從設(shè)備的消息并報(bào)告給操作員。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，這可以是由一對(duì)ASCII字符組成或由一RTU字符組成。這包括了象不連續(xù)的寄存器地址，要處理項(xiàng)的數(shù)目，域中實(shí)際數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。如果主設(shè)備寫一組從設(shè)備的寄存器（功能代碼10十六進(jìn)制），數(shù)據(jù)域則指明了要寫的起始寄存器以及要寫的寄存器數(shù)量，數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，要寫入寄存器的數(shù)據(jù)。如果有錯(cuò)誤發(fā)生，此域包含一異議代碼，主設(shè)備應(yīng)用程序可以用來判斷采取下一步行動(dòng)。例如，主設(shè)備要求從設(shè)備回應(yīng)通信事件記錄（功能代碼0B十六進(jìn)制），從設(shè)備不需任何附加的信息。錯(cuò)誤檢測域的內(nèi)容視所選的檢測方法而定。這是使用LRC（縱向冗長檢測）方法對(duì)消息內(nèi)容計(jì)算得出的，不包括開始的冒號(hào)符及回車換行符。 RTU 當(dāng)選用RTU模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測域包含一16Bits值(用兩個(gè)8位的字符來實(shí)現(xiàn))。CRC域附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)。 字符的連續(xù)傳輸 當(dāng)消息在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus系列網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，每個(gè)字符或字節(jié)以如下方式發(fā)送（從左到右）： 最低有效位...最高有效位 使用ASCII字符幀時(shí)，位的序列是： 有奇偶校驗(yàn) 啟始位 1 2 3 4 5 6 7 奇偶位 停止位 無奇偶校驗(yàn) 啟始位 1 2 3 4 5 6 7停止位 停止位 圖4. 位順序（ASCII） 使用RTU字符幀時(shí)，位的序列是： 有奇偶校驗(yàn) 啟始位 1 2 3 4 5 6 7 8 奇偶位停止位 無奇偶校驗(yàn) 啟始位 1 2 3 4 5 6 78停止位 停止位 圖4. 位順序（RTU） 錯(cuò)誤檢測方法 標(biāo)準(zhǔn)的Modbus串行網(wǎng)絡(luò)采用兩種錯(cuò)誤檢測方法。它們都是在消息發(fā)送前由主設(shè)備產(chǎn)生的，從設(shè)備在接收過程中檢測每個(gè)字符和整個(gè)消息幀。如果從設(shè)備測到一傳輸錯(cuò)誤，消息將不會(huì)接收，也不會(huì)向主設(shè)備作出回應(yīng)。發(fā)往不存在的從設(shè)備的地址也會(huì)產(chǎn)生超時(shí)。這將決定了每個(gè)字符中的奇偶校驗(yàn)位是如何設(shè)置的。例如RTU字符幀中包含以下8個(gè)數(shù)據(jù)位： 1 1 0 0 0 1 0 1 整個(gè)“1”的數(shù)目是4個(gè)。如果便用了奇校驗(yàn)，幀的奇偶校驗(yàn)位將是1，便得整個(gè)“1”的個(gè)數(shù)是5個(gè)。代替一附加的停止位填充至要傳輸?shù)淖址麕小RC域檢測了消息域中除開始的冒號(hào)及結(jié)束的回車換行號(hào)外的內(nèi)容。LRC值由傳輸設(shè)備來計(jì)算并放到消息幀中，接收設(shè)備在接收消息的過程中計(jì)算LRC，并將它和接收到消息中LRC域中的值比較，如果兩值不等，說明有錯(cuò)誤。 CRC檢測 使用RTU模式，消息包括了一基于CRC方法的錯(cuò)誤檢測域。 CRC域是兩個(gè)字節(jié)，包含一16位的二進(jìn)制值。接收設(shè)備重新計(jì)算收到消息的CRC，并與接收到的CRC域中的值比較，如果兩值不同，則有誤。僅每個(gè)字符中的8Bit數(shù)據(jù)對(duì)CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校驗(yàn)位均無效。LSB被提取出來檢測，如果LSB為1，寄存器單獨(dú)和預(yù)置的值或一下，如果LSB為0，則不進(jìn)行。在最后一位（第8位）完成后，下一個(gè)8位字節(jié)又單獨(dú)和寄存器的當(dāng)前值相或。 CRC添加到消息中時(shí)，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控。 表1 ModBus功能