在工业自动化、电力通讯以及智能设备监测等领域中，数据传输往往依赖于串行通信方式。最初，RS232接口是主流解决方案，然而，由于工业环境的复杂性，电气设备产生的电磁噪声可能导致信号传输错误。

1979年，施耐德电气研发了一种专为工业现场设计的总线协议，这就是广为人知的Modbus协议。如今，许多采用RS485通信的工业环境都倾向于选择Modbus协议作为通信标准。在工业界，涉及RS485通信时，Modbus协议已成为bukehuoque的组成部分。接下来，我们将对RS485通信技术和Modbus通信协议进行深入的探讨。

一、 RS485通信技术

1、在RS485出现之前，RS232已经存在，但RS232有其固有的局限性：

（1）其接口信号电平较高，可能损坏接口电路的芯片，且不兼容TTL电平，需要额外的转换电路才能与单片机电路相连。

（2）RS232的共地通信模式容易受干扰，抗干扰能力较弱。

（3）其传输距离和速度都受到限制，最长只能达到数十米，且仅支持两点间的通信，难以实现多设备联网。

2、为了克服RS232的局限，RS485等新型接口标准应运而生。RS485具有以下显著特点：

（1）逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示，逻辑“0”则以-（2—6）V表示。其接口信号电平较RS232低，更不易损坏电路芯片，且与TTL电平兼容，方便与TTL电路连接。

（2）RS485通信速率高，数据最高传输速率可达10Mbps以上。其内部采用平衡驱动器和差分接收器的组合，大幅提升了抗干扰能力。

（3）其传输距离最远可达1200米左右，但传输速率与传输距离成反比。在100KB/s以下的传输速率下，才能实现最大的通信距离。若需传输更远距离，可采用中继器。

（4）RS485支持多设备通信，总线上可连接多个收发器。根据现有的RS485芯片，可连接的设备数量有所不同，如32、64、128、256等。

3、RS485分为两线制和四线制。四线制仅支持点对点通信，现已较少应用。两线制为总线式拓扑结构，同一总线上最多可连接32个节点。在RS485通信网络中，通常采用主从通信模式，即一个主机与多个从机相连。

4、在连接RS-485通信链路时，有时仅简单地将各接口的“A”、“B”端用双绞线连接，而忽略了信号地的连接。这种连接方式虽在某些情况下能正常工作，但存在潜在风险。原因有二：

（1）共模干扰问题：RS-485接口采用差分传输方式，无需参照点检测信号。但收发器有一定的共模电压范围（-7～+12V）。当网络线路中的共模电压超出此范围时，将影响通信稳定性甚至损坏接口。（

2）EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个低阻返回通道。若无此通道（信号地），信号将以辐射形式返回源端，导致总线向外辐射电磁波。

5、由于PC机默认仅配备RS232接口，可通过以下方法实现PC上位机的RS485电路：

（1）使用RS232/RS485转换器将PC机串口RS232信号转换为RS485信号。对于复杂的工业环境，建议选择具有防浪涌和隔离功能的产品。

（2）通过PCI多串口卡，选择输出信号为RS485类型的扩展卡。

二、Modbus通信协议

Modbus功能码是Modbus通信协议中的一组指令代码，用于指示设备执行何种操作。它们允许主设备（如计算机或PLC）与从设备（如传感器、执行器等）进行通信，以实现数据的读取或写入。

功能码大致可分为位操作和字节操作两类。位操作的最小单位是Bit，通常用于控制如开关状态等单个位的操作。而字节操作的最小单位是2个字节（Byte），常用于读取或写入多字节数据，如寄存器值等。

以下是一些常见的Modbus功能码及其描述：

位操作指令：

01H：读取线圈状态（Read Coils Status）

02H：读取离散输入状态（Read Discrete Inputs Status）

05H：写入单个线圈（Write Single Coil）

0FH：写入多个线圈（Write Multiple Coils）字节操作指令：

03H：读取保持寄存器（Read Holding Registers）用于从从设备读取一个或多个保持寄存器的值。保持寄存器通常用于存储设备的参数或状态信息。

04H：读取输入寄存器（Read Input Registers）用于从从设备读取一个或多个输入寄存器的值。输入寄存器通常用于存储从外部设备（如传感器）读取的数据。

06H：写入单个保持寄存器（Write Single Holding Register）用于向从设备的单个保持寄存器写入一个值。

10H：写入多个保持寄存器（Write Multiple Holding Registers）用于向从设备的多个连续保持寄存器写入值。这通常用于设置设备的参数或状态。

请注意，上述功能码是以十六进制形式表示，并以“H”后缀标明。在实际通信中，这些功能码将被转换为二进制格式进行传输。

此外，还有其他一些功能码，如用于诊断或特定应用的功能码。这些功能码的具体用法和含义可能因设备制造商而异，因此在实际应用中需要参考设备的文档或手册。