小知識(shí)分享 - RS485接口與Modbus通信協(xié)議
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大家知道RS485是什么東西嗎？RS485是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA）在1983年批準(zhǔn)的一種用于串行通信的平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)。RS485作為一個(gè)電氣標(biāo)準(zhǔn)，僅定義了使用平衡多點(diǎn)傳輸線的驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性；許多更高級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)將RS485規(guī)定為引用標(biāo)準(zhǔn)，其接口標(biāo)準(zhǔn)在物理層上參考了RS485，如Modbus、Profibus、DL/T645等。RS485是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，RS232和RS422也是接口標(biāo)準(zhǔn)的一種，RS是Recommend Standard的縮寫。對(duì)于串口通信，目前工業(yè)領(lǐng)域使用使用RS232和RS485這兩種，RS422這個(gè)使用較少。RS485因?yàn)槠淇垢蓴_、傳輸距離遠(yuǎn)、支持多節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，使用更為廣泛。
掛接設(shè)備
一條RS485總線上可以掛載多少個(gè)RS485設(shè)備呢？
其實(shí)能掛載多少個(gè)設(shè)備是由RS485的負(fù)載能力決定的，正常來說，RS485芯片的負(fù)載能力有三個(gè)級(jí)別，這三個(gè)級(jí)別分別可以接入32臺(tái)、128臺(tái)、256臺(tái)設(shè)備。RS485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單位負(fù)載為12K，最多掛載32個(gè)負(fù)載，但是也不建議在一條RS485總線上掛載太多設(shè)備，掛載設(shè)備越多，出現(xiàn)問題處理就會(huì)越麻煩。
通過在一個(gè)總線引腳上將輸入電壓-7V掃到12V，另一個(gè)總線引腳保持接地，然后測(cè)量輸入漏電電流，來確定單位負(fù)載參數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)中的-7V和12V的電平范圍是為了允許驅(qū)動(dòng)器輸出和接收器之間有高達(dá)±7V的地電勢(shì)差（GPD），驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓在GND和5V之間變化。因此
-7V代表接收器是通過驅(qū)動(dòng)器以-7V的GPD驅(qū)動(dòng)總線的低電平；
而12V代表接收器是通過驅(qū)動(dòng)器以7V的GDP驅(qū)動(dòng)總線的高電平；
RS485多臺(tái)設(shè)備接線方法：菊花鏈接法
從理論的角度來說，RS485在無中繼的情況下，通信距離是1200米，但是這個(gè)是在理想狀態(tài)（電纜優(yōu)質(zhì)、波特率9600bps、只有一個(gè)RS458設(shè)備并且允許偶爾通信終端）下。實(shí)際情況是伴隨負(fù)載設(shè)備增多，通信電纜不達(dá)標(biāo)，RS485設(shè)備轉(zhuǎn)換器品質(zhì)登因素影響，通信距離都會(huì)有所降低。正常來說，超過100米都需要考慮增加終端電阻，超過1000米，就要考慮增加RS485總線中繼器。
ModbusRTU與RS485是什么關(guān)系？準(zhǔn)確來說，ModbusRTU是應(yīng)用層的一種通信協(xié)議，RS485是物理層的一種接口標(biāo)準(zhǔn)。
我們常說的ModbusRTU通信是指基于RS485.也可以基于RS232/RS422，甚至可以基于以太網(wǎng)TCP/UDP。
同時(shí)，RS485也不是Modbus的專屬，任何協(xié)議都可以基于RS485傳輸，至于能不能實(shí)現(xiàn)一主多從，要看協(xié)議層面有沒有設(shè)計(jì)設(shè)備地址。一主多從的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)條件，第一是物理層支持，第二是應(yīng)用層支持，兩者缺一不可。比如，我們物理層使用RS232，即使應(yīng)用層使用ModbusRTU協(xié)議，也無法實(shí)現(xiàn)一主多從。
通信速度主要受到兩個(gè)因素的影響：數(shù)據(jù)量大小和硬件層的速度，數(shù)據(jù)量大小指的是需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)多少，而硬件層的速度則跟通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)息息相關(guān)，這兩者共同決定了通信速度的快慢。
Modbus是一種通信協(xié)議，是沒有速度的說法的。
其次，硬件層的速度，這個(gè)與波特率及通信距離都有關(guān)系，因此如果真的說慢，只能說是串口通信慢，但是不能說是通信協(xié)議慢。
上圖是使用modbusTCP與各種PLC及板卡的通信結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果，沒有好壞之分。
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