MODBUS基本通信原理

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1、3MODBUS基本通信原理3.1串行通信本设计中，上位计算机与下位TDM508仪表所连接的接口用的是RS-485接口。下面将具体讨论RS-232C和RS-485接口标准。3.1.1RS-232接口标准RS-485是由RS-232C发展而来的。而RS-232C是由美国电子工业协会EIA推荐的标准接口，原本是用于串行二进制数据交换的数据通信设备和数据终端设备之间的标准接口，是目前最常用的一种串行接口标准。RS-232C的信号线是单方向的，两个方向的数据传输线共用一个地线，接口电路采用双极性电源供电。使用的最高传输速率为几十Kbps，最大传输距离为15m。RS-232C采用全双工方式。(1)数据终端

2、设备DTE和数据通信设备DCE数据终端设备DTE是产生二进制信号的数据源，也是接收数据的目的地，一般可以认为DTE就是一台计算机。数据通信设备DCE是一个使传输信号符合线路要求，或者满足DTE要求的信号匹配器。DCE是提供DTE与通信线路之间通信的建立、维持和终止连接等功能的设备。调制解调器Modem就是一个典型的DCE。RS-232C是一种为DTE和DCE之间通信而定义的接口标准，在微机系统中主要用于主机与调制解调器Modem之间的通信。现在RS-232C也已经广泛地运用于微机系统之间的通信，即DTE和DCE之间的通信，成为一种被普遍接受的通信接口标准。(2)RS-232C的电气性能RS-2

3、32C标准中的信号电平是按负逻辑定义的。逻辑“1”（标准中标识为MARK）的电平标准为-3V~-25V；逻辑“0”（标识为SPACE）的电平标准为+3V~+25V。控制信号的接通状态ON规定为SPACE；断开状态OFF规定为MARK。噪声容限为±（3V~5V）。输入端开路时，终端定义为MARK。RS-232C规定的逻辑电平与TTL电平、MOS电平均不一样，在应用中需要进行RS-232C电平同其他信号电平的转换。MC1488与MC1489是实现TTL电平与RS-232C电平转换的专用集成芯片。(3)RS-232C接口功能RS-232C标准定义了25个接口信号，使用25芯的D型插座。在微机的串行通

4、信中最常用的信号有10个，如表3-1所示。这些信号可以分为二类，一类是基本的数据传输信号，有TxD、RxD和GND，这三个信号可以构成最简单的连接方式。另一类是传输控制信号，包括DTR、RTS、DSR、CTS、DCD等。PGND是保护地，一般与设备的机架相连或接电缆的屏蔽层。表3-1常用的RS-232C接口信号引脚符号方向功能1PGND屏蔽地，保护地2TxDO发送数据3RxDI接收数据4RTSO请求发送5CTSI允许发送6DSRI数据装置准备好7GND信号地8DCDI载波检测20DTRO数据终端准备好22RII振铃信号3.1.2RS-485接口标准RS-485标准是一种差分平衡的电气接口，即采

5、用一对平衡差分信号线，可以实现多站点的通信。RS-485是半双工的电气接口，由使能信号EN控制发送或接收，接口功能示意图3-1所示。SN75176就是一种典型的RS-485电气接口。RS-485采用平衡驱动和差分接收，接收器输入电压的范围为-7V~+12V，接收器输入灵敏度为±200mV。传输的最大速率在距离为12m处时为10Mbps；120m时为1Mbps；1200m时为100Kbps。图3-1RS-485电气接口与互连RS-485标准可以看作是RS-422标准的一种变形，主要区别在于RS-422是全双工的接口。RS-485标准克服或改善了RS-232C标准的许多不足，特别是在提高抗干扰能力

6、方面RS-485大大地优于RS-232C，因而在许多场合得到广泛的应用。RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在近距离传输时可不需终接电阻，即一般在300m以下不要终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。3.2MODBUS通讯协议3.2.1MODBUS协议简述MODBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。本设计所用到的TDM508系列仪表使用的就是MODBUS-RTU通讯协议。MODBUS协议详细定义了校验码、数据序列等，这些都是特定数据交换的必要内容。MODBUS协议在一根通讯线上使用主从应答式连接（半双工），这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传

7、输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备（从机），然后，终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机。MODBUS协议只允许在主机（PC、PLC等）和终端设备之间通讯，而不允许独立的终端设备之间的数据交换，这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。当数据帧到达终端设备时，它通过一个简单的“端口”进入被寻址到的设备，该设备去掉数据帧的“信封”（数据头），读