普通PC通过USB转485串口 ModBus-RTU通信协议控制伺服电机

Posted 2021-10-25 shiqi17

一、RS485通信

RS485 是半双工通信（2 线制），可以一点对多点进行组网，而且 RS485 是用缆线两端的电压差值来表示传递信号，这与 RS232 电气特性大不一样。RS485 仅仅规定了接收端和发送端的电气特性，并没有规定或推荐任何数据协议

RS485 采用两根通信线，通常用 A 和 B 或者 D+和 D-来表示。逻辑“1”以两线之间的电压差为+(0.2~6)V 表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-(0.2~6)V 来表示，是一种典型的差分通信,
电平与 TTL 电平兼容，可方便与 TTL 电路连接。

优点：

1. RS485的接口信号电平比RS231-C低，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，方便于TTL电路相连接。

2. RS485的数据最高传输速率为10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率呈反比，在100kbps速率下，才可能使用规定的最长电缆长度，只有在很短的距离下才能获得最高传输速率。

3. RS485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强，即抗噪声干扰性好，因而通信距离远，最大传输距离大约为1200m，实际可达3000m。

4. RS485接口在总线上允许连接多达128个收发器，既具有多站能力。同时需要两个终端电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在短距离300m内传输时可不连接终端电阻。

RS485引脚定义

RS-232与RS-422及RS-485三者之间的特性与区别

二、ModBus-RTU通信协议

modbus协议已经成为通用工业标准，通过协议，控制器与控制器、控制器通过网络（以太网）与其他设备之间可以实现串行通信。RTU即远程终端单元，消息中每8位包含两个十六进制字符。在相同的波特率下，这种方法比ASCII方式传送的数据量大。

2.1.1 图解区

2.2 ModBus-RTU详解

• Modbus 一个工业上常用的通讯协议、一种通讯约定。Modbus协议包括RTU、ASCII、TCP。其中MODBUS-RTU最常用，比较简单，在单片机上很容易实现。

上面图中看到了报文格式：下面详细分析一条报文：01 06 00 01 00 17 98 04

????01????????????????06????????????????00 01??????????????00 17???????????????98 04
从机地址????????功能号????????数据地址????????????数据????????????CRC校验

这一串数据的意思是：把数据 0x0017(十进制23) 写入 1号从机地址 0x0001数据地址

2.1.1 图解报文格式

1、主机对从机写数据操作
如果单片机接收到一个报文那么就对报文进行解析执行相应的处理，如上面报文：
    01             06            00 01           00 17        98 04 
  从机地址        功能号          数据地址          数据         CRC校验

假如本机地址是 1 ，那么单片机接收到这串数据根据数据计算CRC校验判断数据是否正确，如果判断数据无误，则结果是：
            HoldDataReg[1]  =  0x0017;
MODBUS主机就完成了一次对从机数据的写操作，实现了通讯。

2、主机对从机读数据操作
主机进行读HoldDataReg[1] 操作，则报文是：
    01             03           00 01         00 01          D5 CA 
 从机地址        功能号          数据地址      读取数据个数       CRC校验
那么单片机接收到这串数据根据数据计算CRC校验判断数据是否正确，如果判断数据无误，则结果是：返回信息给主机，返回的信息也是有格式的：
返回内容：  
    01       03           02          0017        F8 4A
  从机地址   功能号     数据字节个数    两个字节数据    CRC校验
MODBUS主机就完成了一次对从机数据的读操作，实现了通讯。

2.1.2 CRC校验

意义：例如上面的 98 04 是它前面的数据（01 06 00 01 00 17）通过一算法（见附录2，很简单的）计算出来的结果，其实就像是计算累加和那样。（累加和：就是010600010017加起来的值，然后它的算法就是加法）。
作用：在数据传输过程中可能数据会发生错误，CRC检验检测接收的数据是否正确。比如主机发出01 06 00 01 00 17 98 04，那么从机接收到后要根据01 06 00 01 00 17 再计算CRC校验值，从机判断自己计算出来的CRC校验是否与接收的CRC校验（98 04主机计算的）相等，如果不相等那么说明数据传输有错误这些数据不能要。

2.1.3 功能码

• 常用功能码
  01 (0x01) 读线圈
  02 (0x02) 读离散量输入
  03 (0x03) 读保持寄存器
  04(0x04) 读输入寄存器
  05 (0x05) 写单个线圈
  06 (0x06) 写单个寄存器
  15 (0x0F) 写多个线圈
  16 (0x10) 写多个寄存器