在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域，通常情况下是采用串口通信的方式进行数据交换。最初采用的方式是RS232接口，由于工业现场比较复杂，各种电气设备会在环境中产生比较多的电磁干扰，会导致信号传输错误。除此之外，RS232接口只能实现点对点通信，不具备联网功能，最大传输距离也只能达到几十米，不能满足远距离通信要求。而RS485则解决了这些问题，数据信号采用差分传输方式，可以有效的解决共模干扰问题，最大距离可以到1200米，并且允许多个收发设备接到同一条总线上。随着工业应用通信越来越多，1979年施耐德电气制定了一个用于工业现场的总线协议Modbus协议，现在工业中使用RS485通信场合很多都采用Modbus协议，本节课我们要讲解一下RS485通信和Modbus协议。
单单使用一块KST-51开发板是不能够进行RS485实验的，应很多同学的要求，把这节课作为扩展课程讲一下，如果要做本课相关实验，需要自行购买USB转485通信模块。
1、RS485通信
实际上在RS485之前RS232就已经诞生，但是RS232有几处不足的地方：
1、接口的信号电平值较高，达到十几V，容易损坏接口电路的芯片，而且和TTL电平不兼容，因此和单片机电路接起来的话必须加转换电路。
2、传输速率有局限，不可以过高，一般到几十Kb/s就到极限了。
3、接口使用信号线和GND与其他设备形成共地模式的通信，这种共地模式传输容易产生干扰，并且抗干扰性能也比较弱。
4、传输距离有限，最多只能通信几十米。
5、通信的时候只能两点之间进行通信，不能够实现多机联网通信。
针对RS232接口的不足，就不断出现了一些新的接口标准，RS485就是其中之一，他具备以下的特点：
1、我们在讲A/D的时候，讲过差分信号输入的概念，同时也介绍了差分输入的好处，最大的优势是可以抑制共模干扰。尤其工业现场的环境比较复杂，干扰比较多，所以通信如果采用的是差分方式，就可以有效的抑制共模干扰。而RS485就是一种差分通信方式，它的通信线路是两根，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。
2、RS485通信速度快，最大传输速度可以达到10Mb/s以上。
3、RS485内部的物理结构，采用的是平衡驱动器和差分接收器的组合，抗干扰能力也大大增加。
4、传输距离最远可以达到1200米左右，但是他的传输速率和传输距离是成反比的，只有在100Kb/s 以下的传输速度，才能达到最大的通信距离，如果需要传输更远距离可以使用中继。
5、可以在总线上进行联网实现多机通信，总线上允许挂多个收发器，从现有的RS485芯片来看，有可以挂32、64、128、256等不同个设备的驱动器。
RS485的接口非常简单，和RS232所使用的MAX232是类似的，只需要一个RS485转换器，就可以直接和我们单片机的UART串行接口连接起来，并且完全使用的是和UART一致的异步串行通信协议。但是由于RS485是差分通信，因此接收数据和发送数据是不能同时进行的，也就是说它是一种半双工通信。那我们如何判断什么时候发送，什么时候接收呢？
RS485类的芯片很多，这节课我们以MAX485为例讲解RS485通信，如图1所示。
图1 MAX485硬件接口
MAX485是美信(Maxim)推出的一款常用RS485转换器。其中5脚和8脚是电源引脚，6脚和7脚就是485通信中的A和B两个引脚，而1脚和4脚分别接到我们单片机的RXD和TXD引脚上，直接使用单片机UART进行数据接收和发送。而2脚和3脚就是方向引脚了，其中2脚是低电平使能接收器，3脚是高电平使能输出驱动器。我们把这两个引脚连到一起，平时不发送数据的时候，保持这两个引脚是低电平，让MAX485处于接收状态，当需要发送数据的时候，把这个引脚拉高，发送数据，发送完毕后再拉低这个引脚就可以了。为了提高RS485的抗干扰性能，需要在靠近MAX485的A和B引脚之间并接一个电阻，这个电阻阻值从100欧到1K都可以。
在这里我们还要介绍一下如何使用KST-51单片机开发板进行外围扩展实验。我们的开发板只能把基本的功能给同学们做出来提供实验练习，但是同学们学习的脚步不应该停留在这个实验板上。如果想进行更多的实验，就可以通过单片机开发板的扩展接口进行扩展实验。大家可以看到蓝绿色的单片机座周围有32个插针，这32个插针就是把单片机的32个IO引脚全部都引出来了。在原理图上体现出来的就是我们的J4、J5、J6、J7这4个器件，如图2所示。
图2 单片机扩展接口
这32个IO口不是所有的IO口都可以用来对外扩展，其中既作为数据输出，又可以作为数据输入的引脚是不可以用的，比如P3.2、P3.4、P3.6引脚，这三个引脚是不可用的。比如P3.2这个引脚，如果我们用来扩展，发送的信号如果和DS18B20的时序吻合，会导致DS18B20拉低引脚，影响通信。除这3个IO口以外的其他29个IO口，都可以使用杜邦线接上插针，扩展出来使用。当然了，如果把当前的IO口应用于扩展功能了，板子上的相应的功能就实现不了了，也就是说需要扩展功能和板载功能二选一。
在进行RS485实验中，我们通信用的引脚必须是P3.0和P3.1，此外还有一个方向控制引脚，我们使用杜邦线将其连接到P1.7上去。RS485的另外一端，大家可以使用一个USB转485模块，用双绞线把开发板和模块上的A和B分别对应连起来，USB那头插入电脑，然后就可以进行通信了。
学习了第13章的实用串口通信的方法和程序后，做这种串口通信的方法就很简单了，基本是一致的。我们使用实用串口通信的思路，做了一个简单的程序，通过串口调试助手下发任意个字符，单片机接收到后在末尾添加“回车+换行”符后再送回，在调试助手上重新显示出来，先把程序贴出来。
程序中需要注意的一点是：因为平常都是将485设置为接收状态，只有在发送数据的时候才将485改为发送状态，所以在UartWrite()函数开头将485方向引脚拉高，函数退出前再拉低。但是这里有一个细节，就是单片机的发送和接收中断产生的时刻都是在停止位的一半上，也就是说每当停止位传送了一半的时候，RI或TI就已经置位并且马上进入中断（如果中断使能的话）函数了，接收的时候自然不会存在问题，但发送的时候就不一样了：当紧接这向SBUF写入一个字节数据时，UART硬件会在完成上一个停止位的发送后，再开始新字节的发送，但如果此时不是继续发送下一个字节，而是已经发送完毕了，要停止发送并将485方向引脚拉低以使485重新处于接收状态时就有问题了，因为这时候最后的这个停止位实际只发送了一半，还没有完全完成，所以就有了UartWrite()函数内DelayX10us(5)这个操作，这是人为的增加了延时50us，这50us的时间正好让剩下的一半停止位完成，那么这个时间自然就是由通信波特率决定的了，为波特率周期的一半。
/***********************RS485.c文件程序源代码*************************/
#include
#include
sbit RS485_DIR = P1^7; //RS485方向选择引脚
bit flagOnceTxd = 0; //单次发送完成标志，即发送完一个字节
bit cmdArrived = 0; //命令到达标志，即接收到上位机下发的命令
unsigned char cntRxd = 0;
unsigned char pdata bufRxd[40]; //串口接收缓冲区
void ConfigUART(unsigned int baud) //串口配置函数，baud为波特率
{
RS485_DIR = 0; //RS485设置为接收方向
SCON = 0x50; //配置串口为模式1
TMOD &= 0x0F; //清零T1的控制位
TMOD |= 0x20; //配置T1为模式2
TH1 = 256 - (11059200/12/32) / baud; //计算T1重载值
TL1 = TH1; //初值等于重载值
ET1 = 0; //禁止T1中断
ES = 1; //使能串口中断
TR1 = 1; //启动T1
}
unsigned char UartRead(unsigned char *buf, unsigned char len) //串口数据读取函数，数据接收指针buf，读取数据长度len，返回值为实际读取到的数据长度
{
unsigned char i;
if (len > cntRxd) //读取长度大于接收到的数据长度时，
{
len = cntRxd; //读取长度设置为实际接收到的数据长度
}
for (i=0; i { *buf = bufRxd[i]; buf++; } cntRxd = 0; //清零接收计数器 return len; //返回实际读取长度 } void DelayX10us(unsigned char t) //软件延时函数，延时时间(t*10)us { do { _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } while (--t); } void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len) //串口数据写入函数，即串口发送函数，待发送数据指针buf，数据长度len { RS485_DIR = 1; //RS485设置为发送 while (len--) //发送数据 { flagOnceTxd = 0; SBUF = *buf; buf++; while (!flagOnceTxd); } DelayX10us(5); //等待最后的停止位完成，延时时间由波特率决定 RS485_DIR = 0; //RS485设置为接收 } void UartDriver() //串口驱动函数，检测接收到的命令并执行相应动作 { unsigned char len; unsigned char buf[30]; if (cmdArrived) //有命令到达时，读取处理该命令 { cmdArrived = 0; len = UartRead(buf, sizeof(buf)-2); //将接收到的命令读取到缓冲区中 buf[len++] = '\r'; //在接收到的数据帧后添加换车换行符后发回 buf[len++] = '\n'; UartWrite(buf, len); } } void UartRxMonitor(unsigned char ms) //串口接收监控函数 { static unsigned char cntbkp = 0; static unsigned char idletmr = 0; if (cntRxd > 0) //接收计数器大于零时，监控总线空闲时间 { if (cntbkp != cntRxd) //接收计数器改变，即刚接收到数据时，清零空闲计时 { cntbkp = cntRxd; idletmr = 0; } else { if (idletmr < 30) //接收计数器未改变，即总线空闲时，累积空闲时间 { idletmr += ms; if (idletmr >= 30) //空闲时间超过30ms即认为一帧命令接收完毕 { cmdArrived = 1; //设置命令到达标志 } } } } else { cntbkp = 0; } } void InterruptUART() interrupt 4 //UART中断服务函数 { if (RI) //接收到字节 { RI = 0; //手动清零接收中断标志位 if (cntRxd < sizeof(bufRxd)) //接收缓冲区尚未用完时， { bufRxd[cntRxd++] = SBUF; //保存接收字节，并递增计数器 } } if (TI) //字节发送完毕 { TI = 0; //手动清零发送中断标志位 flagOnceTxd = 1; //设置单次发送完成标志 } } /***********************main.c文件程序源代码*************************/ #include unsigned char T0RH = 0; //T0重载值的高字节 unsigned char T0RL = 0; //T0重载值的低字节 void ConfigTimer0(unsigned int ms); extern void ConfigUART(unsigned int baud); extern void UartRxMonitor(unsigned char ms); extern void UartDriver(); void main () { EA = 1; //开总中断 ConfigTimer0(1); //配置T0定时1ms ConfigUART(9600); //配置波特率为9600 while(1) { UartDriver(); } } void ConfigTimer0(unsigned int ms) //T0配置函数 { unsigned long tmp; tmp = 11059200 / 12; //定时器计数频率 tmp = (tmp * ms) / 1000; //计算所需的计数值 tmp = 65536 - tmp; //计算定时器重载值 tmp = tmp + 34; //修正中断响应延时造成的误差 T0RH = (unsigned char)(tmp >> 8); //定时器重载值拆分为高低字节 T0RL = (unsigned char)tmp; TMOD &= 0xF0; //清零T0的控制位 TMOD |= 0x01; //配置T0为模式1 TH0 = T0RH; //加载T0重载值 TL0 = T0RL; ET0 = 1; //使能T0中断 TR0 = 1; //启动T0 } void InterruptTimer0() interrupt 1 //T0中断服务函数 { TH0 = T0RH; //定时器重新加载重载值 TL0 = T0RL; UartRxMonitor(1); //串口接收监控 } 现在看这种串口程序，是不是感觉很简单了呢？串口通信程序我们反反复复的使用，加上随着我们学习的模块越来越多，实践的越来越多，原先感觉很复杂的东西，现在就会感到简单了。我们的下载程序模块用的是COM4，而USB转485虚拟的是COM5，通信的时候我们用的是COM5口，如图3所示。 图3 RS485串行通信 2、Modbus通信协议介绍 我们前边学习UART、I2C、SPI这些通信协议，都是最底层的协议，是“位”级别的协议。而我们在学习13章实用串口通信程序的时候，我们通过串口发给单片机三条指令，让单片机做了三件不同的事情，分别是"buzz on"、"buzz off"、和"showstr"。随着我们系统复杂性的增加，我们希望可以实现更多的指令。而指令越来越多，带来的后果就是非常杂乱无章，尤其是这个人喜欢写成"buzz on"、"buzz off"，而另外一个人喜欢写成"on buzz"、"off buzz"。导致不同开发人员写出来的代码指令不兼容，不同厂家的产品不能挂到一条总线上通信。 随着这种矛盾的日益严重，就会有聪明人提出更合理的解决方案，提出一些标准来，今后我们的编程必须按照这个标准来，这种标准也是一种通信协议，但是和UART、I2C、SPI通信协议不同的是，这种通信协议是字节级别的，叫做应用层通信协议。在1979年由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)提出了全球第一个真正用于工业现场总线的协议，就是Modbus协议。 2.1 Modbus协议特点 Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其他设备之间可以通信，已经成为一种工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可 以连成工业网络，进行集中监控。这种协议定义了一种控制器能够认识使用的数据结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了控制器请求访问其他设备的过程，如何回应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误记录，它制定了通信数据的格局和内容的公共格式。 在进行多机通信的时候，Modbus协议规定每个控制器必须要知道他们的设备地址，识别按照地址发送过来的数据，决定是否要产生动作，产生何种动作，如果要回应，控制器将生成的反馈信息用Modbus 协议发出。 Modbus协议允许在各种网络体系结构内进行简单通信，每种设备(plc、人机界面、控制面板、驱动程序、输入输出设备)都能使用Modbus协议来启动远程操作，一些网关允许在几种使用Modbus协议的总线或网络之间的通信，如图4所示。 图4 Modbus网络体系结构实例 Modbus协议的整体架构和格式比较复杂和庞大，在我们的课程里，我们重点介绍数据帧结构和数据通信控制方式，作为一个入门级别的了解。如果大家要详细了解，或者使用Modbus开发相关设备，可以 查阅相关的国标文件再进行深入学习。 2.2 RTU协议帧数据 Modbus有两种通信传输方式，一种是ASCII模式，一种是RTU模式。由于ASCII模式的数据字节是7bit数据位，51单片机无法实现，而且应用也相对较少，所以这里我们只用RTU模式。两种模式相似，会用一种另外一种也就会了。一条典型的RTU数据帧如图5所示。 图5 RTU数据帧 和我们实用串口通信程序类似，我们一次发送的数据帧必须是作为一个连续的数据流进行传输。我们在实用串口通信程序中采用的方法是定义30ms，如果接收到的数据超过了30ms还没有接收到下一个字节，我们就认为这次的数据结束。而Modbus的RTU模式规定不同数据帧之间的间隔是3.5个字节通信时间以上。如果在一帧数据完成之前有超过3.5个字节时间的停顿，接收设备将刷新当前的消息并假定下一个字节是一个新的数据帧的开始。（https://www.doczj.com/doc/a215366302.html,/版权所有）同样的，如果一个新消息在小于3.5个字节时间内接着前边一个数据开始的，接收的设备将会认为它是前一帧数据的延续。这将会导致一个错误，因此大家看RTU数据帧最后还有16bit的CRC校验。 起始位和结束符：图18-5上代表的是一个数据帧，前后都至少有3.5个字节的时间间隔，起始位和结束符实际上没有任何数据，T1-T2-T3-T4代表的是时间间隔3.5个字节以上的时间，而真正有意义的第一个字节是设备地址。 设备地址：很多同学不理解，在多机通信的时候，数据那么多，我们依靠什么判断这个数据帧是哪个设备的呢？没错，就是依靠这个设备地址字节。每个设备都有一个自己的地址，当设备接收到一帧数据后，程序首先对设备地址字节进行判断比较，如果与自己的地址不同，则对这帧数据直接不予理会，如果如果与自己的地址相同，就要对这帧数据进行解析，按照之后的功能码执行相应的功能。如果地址是0x00，则认为是一个广播命令，就是所有的从机设备都要执行的指令。 功能代码：在第二个字节功能代码字节中，Modbus规定了部分功能代码，此外也保留了一部分功能代码作为备用或者用户自定义，这些功能码大家不需要去记忆，甚至都不用去看，直到你有用到的那天再过来查这个表格即可，如表1所示。 表1 Modbus功能码 功能码名称作用 01读取线圈状态取得一组逻辑线圈的当前状态(ON/OFF) 02读取输入状态取得一组开关输入的当前状态(ON/OFF) 03读取保持寄存器在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值 04读取输入寄存器在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值 05强置单线圈强置一个逻辑线圈的通断状态 06预置单寄存器把具体二进值装入一个保持寄存器 07读取异常状态取得8 个内部线圈的通断状态，这 8 个线圈的地址由控制器决定，用户逻 辑可以将这些线圈定义，以说明从机状态，短报文适宜于迅速读取状态 08回送诊断校验把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴 09编程(只用于484)使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑 10控询(只用于484)可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是否已完成其 操作任务，仅在含有功能码 9 的报文发送后，本功能码才发送 11读取事件计数可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应 答产生通信错误时 12读取通信事件记录可是主机检索每台从机的ModBus事务处理通信事件记录。如果某项事务 处理完成，记录会给出有关错误 13编程 (184/384 484 584 ) 可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑 14探询 (184/384 484 584)可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能13的报文发送后，本功能码才得发送 15强置多线圈强置一串连续逻辑线圈的通断 16预置多寄存器把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器 17报告从机标识可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态 18884 和MICRO 84可使主机模拟编程功能，修改PC状态逻辑 19重置通信链路发生非可修改错误后，是从机复位于已知状态，可重置顺序字节 20读取通用参数(584L)显示扩展存储器文件中的数据信息 21写入通用参数(584L)把通用参数写入扩展存储文件，或修改 22~64保留作扩展功能备用 65~72保留以备用户功能所 用 留作用户功能的扩展编码 73~119非法功能 120~127保留留作内部作用 128~255保留用于异常应答 我们程序对功能码的处理，就是程序来检测这个字节的数值，然后根据其数值来做相应的功能处理。 数据：跟在功能代码后边的是n个8bit的数据。这个n值的到底是多少，是功能代码来确定的，不同的功能代码后边跟的数据数量不同。举个例子，如果功能码是0x03，也就是读保持寄存器，那么主机发送数据n的组成部分就是：2个字节的寄存器起始地址，加2个字节的寄存器数量N*。从机数据n的组成部分是：1个字节的字节数，因为我们回复的寄存器的值是2个字节，所以这个字节数也就是2N*个，再加上2N*个寄存器的值，如图6所示。 图6 读保持寄存器数据结构 CRC校验：CRC校验是一种数据算法，是用来校验数据对错的。CRC校验函数把一帧数据除最后两个字节外，前边所有的字节进行特定的算法计算，计算完后生成了一个16bit的数据，作为CRC校验码，添加在一帧数据的最后。接收方接收到数据后，同样会把前边的字节进行CRC计算，计算完了再和发过来的CRC的16bit的数据进行比较，如果相同则认为数据正常，没有出错，如果比较不相同，则说明数据在传输中发生了错误，这帧数据将被丢弃，就像没收到一样，而发送方会在得不到回应后做相应的处理错误处理。 RTU模式的每个字节的位是这样分布的：1个起始位、8个数据位，最小有效位先发送、1个奇偶校验位(如果无校验则没有这一位)、1位停止位(有校验位时)或者2个停止位(无校验位时)。 转载请注明本文地址：https://www.doczj.com/doc/a215366302.html,/wenku/rd/danpianji/201501/00017891.html AIBUS通讯协议说明（V7.0） AIBUS是厦门宇电自动化科技有限公司为AI系列显示控制仪表开发的通讯协议，能用简单的指令实现强大的功能，并提供比其它常用协议（如MODBUS）更快的速率（相同波特率下快3-10倍），适合组建较大规模系统。AIBUS采用了16位的求和校正码，通讯可靠，支持4800、9600、19200等多种波特率，在19200波特率下，上位机访问一台AI-7/8系列高性能仪表的平均时间仅20mS，访问AI-5系列仪表的平均时间为50mS。仪表允许在一个RS485通讯接口上连接多达80台仪表（为保证通讯可靠，仪表数量大于60台时需要加一个RS485中继器）。AI系列仪表可以用PC、触摸屏及PLC作为上位机，其软件资源丰富，发展速度极快。基与PC的上位机软件广泛采用WINDOWS作为操作环境，不仅操作直观方便，而且功能强大。最新的工业平板触摸屏式PC的应用，更为工业自动化带来新的界面。这使得AIDCS系统价格大大低于传统DCS系统，而性能及可靠性也具备比传统DCS系统更优越的潜力，V7.X版本AI-7/8系列仪表允许连续写参数，写给定值或输出值，可利用上位机将仪表组成复杂调节系统。 一、接口规格 AI系列仪表使用异步串行通讯接口，接口电平符合RS232C或RS485标准中的规定。数据格式为1个起始位，8位数据，无校验位，1个或2个停止位。通讯传输数据的波特率可调为4800~19200 bit/S，通常用9600 bit/S，单一通讯口所连接仪表数量大于40台或需要更快刷新率时，推荐用19200bit/S，当通讯距离很长或通讯不可靠常中断时，可选4800bit/S。AI仪表采用多机通讯协议，采用RS485通讯接口，则可将1~80台的仪表同时连接在一个通讯接口上。 RS485通讯接口通讯距离长达1KM以上（部分实际应用已达3-4KM），只需两根线就能使多台AI仪表与计算机进行通讯，优于RS232通讯接口。为使用普通个人计算机PC能作上位机，可使用RS232/RS485或USB/RS485型通讯接口转换器，将计算机上的RS232通讯口或USB口转为RS485通讯口。宇电为此专门开发了新型RS232/RS485及USB/RS485转换器，具备体积小、无需初始化而可适应任何软件、无需外接电源、有一定抗雷击能力等优点。 按RS485接口的规定，RS485通讯接口可在一条通讯线路上连接最多32台仪表或计算机。需要联接更多的仪表时，需要中继器，也可选择采用75LBC184或MAX487等芯片的通讯接口。目前生产的AI仪表通讯接口模块通常采用75LBC184，这种芯片具备一定的防雷击和防静电功能，且无需中继器即可连接约60台仪表。 AI仪表的RS232及RS485通讯接口采用光电隔离技术将通讯接口与仪表的其他部分线路隔离，当通讯线路上的某台仪表损坏或故障时，并不会对其它仪表产生影响。同样当仪表的通讯部分损坏或主机发生故障时，仪表仍能正常进行测量及控制，并可通过仪表键盘对仪表进行操作，工作可靠性很高。16位校验码的正确性是简单奇偶校验的30000倍，基本能保证数据可靠性。并且同一网络上有其他公司也采用主从方式通讯的产品时，如PLC、变频器等，多数情况下AI系列仪表都不会受其它公司产品通讯干扰，不会产生采集数据混乱或无法通讯的问题。但是AI仪表协议并不能保证其它公司产品能否正常工作，所以除非万不得已，不应将AI仪表与其它产品混在一个RS485通讯总线上，而应分别使用不同的总线。 二、通讯指令 AI仪表采用16进制数据格式来表示各种指令代码及数据。AI仪表软件通讯指令经过优化设计，标准的通讯指令只有两条，一条为读指令，一条为写指令，两条指令使得上位机软件编写容易，不过却能100%完整地对仪表进行操作；标准读和写指令分别如下： 读：地址代号+52H（82）+要读的参数代号+0+0+校验码 写：地址代号+43H（67）+要写的参数代号+写入数低字节+写入数高字节+校验码 地址代号：为了在一个通讯接口上连接多台AI仪表，需要给每台AI仪表编一个互不相同的通讯地址。有效的地址为0~80（部分型号为0~100），所以一条通讯线路上最多可连接81台AI仪表，仪表的通讯地址由参数Addr决定。仪表内部采用两个重复的128~208（16进制为80H~D0H）之间数值来表示地址代号，由于大于128的数较少用到（如ASC方式的协议通常只用0-127之间的数），因此可降低因数据与地址重复造成冲突的可能性。 竭诚为您提供优质文档/双击可除 rs485总线通讯协议 篇一：Rs485通讯协议说明 摘要：阐述了Rs-485总线规范，描述了影响Rs-485总线通信速率和通信可靠性的三个因素，同时提出了相应的解决方法并讨论了总线负载能力和传输距离之间的具体关系。 关键词：Rs-485现场总线信号衰减信号反射 当前自动控制系统中常用的网络，如现场总线can、profibus、inteRbus-s以及aRcnet的物理层都是基于 Rs-485的总线进行总结和研究。 一、eiaRs-485标准 在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在Rs-422标准的基础上，eia研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的Rs-485总线标准。 Rs-485标准采有用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，具体规格要求： 接收器的输入电阻Rin≥12kΩ 驱动器能输出±7V的共模电压 输入端的电容≤50pF 在节点数为32个，配置了120Ω的终端电阻的情况下，驱动器至少还能输出电压1.5V（终端电阻的大小与所用双绞线的参数有关） 接收器的输入灵敏度为200mV（即（V+）-（V-）≥0.2V，表示信号“0”；（V+）-（V-）≤-0.2V，表示信号“1”）因为Rs-485的远距离、多节点（32个）以及传输线成本低的特性，使得eiaRs-485成为工业应用中数据传输的首选标准。 二、影响Rs-485总线通讯速度和通信可靠性的三个因素 1、在通信电缆中的信号反射 在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。 阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射，如图1所示。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻，如图2所示。 目录 1.引言 (1) 1.1仪表通讯及命令 (1) 1.2仪表基本构成与通讯命令的关系 (2) 2.接线 (3) 2.1RS232接口的仪表与计算机的接线 (3) 2.2RS485接口的仪表与计算机的接线 (4) 2.3关于JR485转换器 (4) 3.通讯接口要素 (5) 4.仪表的版本号 (6) 5.校验核 (7) 6.一般仪表命令集详解 (8) 6.0关于命令集 (8) 6.1读版本号命令 (10) 6.2读主测量值命令 (10) 6.3读其它测量值命令 (11) 6.4读模拟量输出值及开关量输入输出状态命令 (12) 6.5输出模拟量命令 (13) 6.6输出开关量命令 (14) 6.7读仪表参数符号命令 (15) 6.8读仪表参数命令 (16) 6.9设置仪表参数命令 (16) 7.巡检仪通讯命令集 (18) 7.0关于命令集 (18) 7.1读测量值命令 (19) 7.2读报警状态命令 (20) 7.3读参数命令 (21) 7.4设置参数命令 (22) 7.5参数地址表 (23) 8.测试软件 (25) 8.0关于测试软件 (25) 8.1DOS环境测试 (25) 8.2W INDOWS 环境下测试 (26) 9.故障诊断及应用笔记 (29) 9.1故障诊断流程图 (29) 9.2应用笔记 (30) 附录1 通讯中使用的ASCⅡ码表 (31) 附录2 XS系列仪表通讯协议的解释与补充 (32) 1.引言 1.1 仪表通讯及命令 仪表能连接到所有的计算机并与之通讯，采用RS232或RS485传输标准。仪表与计算机之间的往来通讯都以ASCⅡ码实现，意味着计算机能以任何高级语言编程。 仪表的命令集由数条指令组成，完成计算机从仪表读取测量值、报警状态、控制值、参数值，向仪表输出模拟量、数字量，以及对仪表的参数设置。与通过仪表面板设置参数一样，通过计算机对仪表的参数设置被存入EEPROM存贮器，在掉电情况下也能保存这些参数。 为避免通讯冲突，所有的操作均受计算机控制。当仪表不进行发送时，都处于侦听方式。计算机按规定地址向某一仪表发出一个命令，然后等待一段时间，等候仪表回答。如果没收到回答，则超时中止，将控制转回计算机。 由于仪表的特性不同，我们将仪表的通讯命令集分为3类： 第1类：一般仪表 包括除巡检仪和无纸记录仪外的全部仪表。 命令详解见第6章 第2类：巡检仪表 命令详解见第7章 第3类：无纸记录仪 通讯规程见《无纸记录仪用户手册》 RS485主从式多机通讯协议 一、数据传输协议 此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。 此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息按本协议发出。 1、数据在网络上转输 控制器通信使用主—从技术，即仅一设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应反应。 主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则从设备不作任何回应。协议建立了主设备查询的格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。 从设备回应消息也由协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误(无相应的功能码)，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。 2、在对等类型网络上转输 在对等网络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。这样在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。 在消息位，本协议仍提供了主—从原则，尽管网络通信方法是“对等”。如果一控制器发送一消息，它只是作为主设备，并期望从设备得到回应。同样，当控制器接收到一消息，它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。 3、查询—回应周期 （1）查询 查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。 （2）回应 如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。 二、传输方式 控制器能设置传输模式为RS485串行传输，通信参数为9600，n，8,1。在配置每个控制器的时候，在一个网络上的所有设备都必须选择相同的串口参数。 地址功能代码数据数量数据1 ...….数据n CRC字节 每个字节的位 · 1个起始位 · 8个数据位，最小的有效位先发送 · 1个停止位 错误检测域 · CRC(循环冗余码校验) 三、消息帧 什么是RS485通信接口 通信概述 通信设备从早期的邮件，电报，电话，传真，传呼机，手机，电脑，一路发展下来，而且随着科技的发展，世界必将由一个网络组成，所以，在未来开发的设备中，也必然要求大部分的设备都带有通信的功能。 设备与设备之间互相通信，就要有一座桥梁把二者连接起来，那就是传输通路与通信协议。传输通路由传输介质与传输接口组成，传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。 有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。计算机网络中流行使用的有线传输介质为：铜线和玻璃纤维。 铜线具有便宜，安装容易的特点，在现在工业应用中普遍应用，在应用中主要有两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。双绞线可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干扰，对于一些要求比较高的项目上，还需要给双绞线加上屏蔽层；同轴电缆由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按阻抗值不同，同轴电缆可分为基带和宽带两种，同轴电缆是目前局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。 所谓玻璃纤维介质，就是指现在所流行的光纤传输，他的两边有一个激光发生器与一个激光接收器，组成一整套通信线路，由于光纤传输距离远，因此现很多在工程都是采用“光端机＋光纤”的模式。 结合我在工程中经常应用的通信模式，与“南方的老树51CPLD开发板”上具有的RS232通信、RS485通信两种，详细讲解下这两种通信方式的应用。 什么是RS232接口 首先介绍下什么是RS232接口，什么是RS485接口。 RS232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。DB25的串口一般只用到的管脚只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）这三个，随着设备的不断改进，现在DB25针很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管脚比DB25有所变化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）这三个。因此现在都把RS232接口叫做DB9。 元器件常识：市场上把公头的接插件叫做DRXX，母头的叫DBXX，比如我们电脑上的串口，在市场上叫做DR9，不是DB9，很多人都误叫做DB9，实际上的DB9是两个把两个DR9互相连接在一起的接口。 在文章中，我把所有的串口设备接口都统一叫做RS232接口。 三、什么是RS485接口 由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点： （1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 （2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在“南方的老树51CPLD开发板”中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。 （3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。 （4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。 针对RS232接口的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有以下特点： 一、RS485串口通信电路图 二、VxWorks中基于RS485总线得串口通信协议及实现 摘要:本文介绍了在嵌入式实时操作系统Vxworks下串行设备得驱动架构及实现,提出了一种基于RS-485总线得新型串口通信协议,重点讨论了基于这种协议得应用程序得设计方法,发送时主要采用了总线仲裁机制,接收时主要采用了字符合法性校验、长度校验、内容得CRC校验,提高了系统得通信效率与稳定性。 关键词:VxWorks;RS-485;通信协议;总线仲裁;CRC校验 1 引言 随着信息技术与互联网得飞速发展,以及计算机、通讯、数码产品等领域得高速增长,数字化时代已经来临。嵌入式设备就是数字化时代得主流产品,嵌入式软件就是数字化产品得核心,作为嵌入式软件得基础与关键,嵌入式操作系统在产业发展过程中扮演着越来越重要得角色,应用遍及工业自动化、网络通信、航空航天、医疗仪器等领域。 2 RS-485总线 RS-485总线接口就是一种常用得串口,具有网络连接方便、抗干扰性能好、传输距离远等优点。RS-485收发器采用平衡发送与差分接收,因此具有抑制共模干扰得能力,加上收发器具有高得灵敏度,能检测到低达200mv得电压,可靠通信得传输距离可达数千米。使用RS-485总线组网,只需一对双绞线就可实现多系统联网构成分布式系统、设备简单、价格低廉、通信距离长。 3 VxWorks中串口驱动得实现 VxWorks 操作系统就是美国Wind River公司设计开发得嵌入式实时操作系统(RTOS),就是嵌入式开发环境得关键组成部分。Vxworks 操作系统得I/O 系统可以提供简单、统一、与任何设备无关得接口。这些设备包括:面向字符设备、随机块存储设备、虚拟设备、控制与监视设备以及网络设备。Vxworks 得I/O 系统包括基本I/O 系统与缓冲I/O 系统,具有比其她I/O 系统更快速,兼容性更好得特性。这对于实时系统就是很重要得。 3、1 串口驱动架构 基于vxWorks得串口设备驱动程序架构,对vxWorks得 虚拟设备ttyDrv进行封装,向上将TTY设备安装到标准 得I/O系统中,上层应用通过标准得I/O 接口完成对硬 件设备得操作,向下提供对实际硬件设备得底层设备驱 动程序。其软件架构如图1所示。 由图1可知,串口设备驱动由两部分组成,一部分为对 ttyDrv进行封装,将串行设备安装到标准得I/O系统中, 提供对外得接口;另一部分为串行设备驱动程序,提供 对硬件设备得基本操作。 虚拟设备ttyDrv管理着I/O系统与真实驱动程序之间 得通信。在I/O系统方面,虚拟设备ttyDrv作为一个字 符型设备存在,它将自身得入口点函数挂在I/O系统上, 创建设备描述符并将其加入到设备列表中。当用户有I/O请求包到达I/O系统中时,I/O系统会调用ttyDrv相应得函数响应请求。同时,ttyDrv管理了缓冲区得互斥与任务得同步操作。另一方面,ttyDrv负责与实际得设备驱动程序交换信息。通过设备驱动程序提供得回调函数及必要得数据结构,ttyDrv将系统得I/O 请求作相应得处理后,传递给设备驱动程序,由设备驱动程序完成实际得I/O操作。 3、2 驱动初始化 串口设备得初始化xxDevInit流程如图2。 设备驱动得初始化过程首先调用系统函数ttyDrv(),该 函数通过调用iosDrvInstall()将ttyOpen()、 ttyIoctl()、tyRead()、tyRead、tyWrite安装到系统 驱动函数表中,供I/O系统调用。 接着根据用户入参对串口芯片寄存器进行初始化,安装 驱动函数指针。 最后调用系统函数ttyDevCreate()创建ttyDrv设备。 该函数初始化设备描述符,调用tyDevInit()函数初始 RS485 通讯协议 RS-232与RS-422之间转换原理和接法 通常我们对于视频服务器、录像机、切换台等直接播出、切换控制主要使用串口进行，主要使用到RS-232、RS-422与RS-485三种接口控制。下面就串口的接口标准以及使用和外部插件和电缆进行探讨。 RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。例如：视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口，每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。视频服务器除提供各种控制硬件接口外，还提供协议接口，如RS422接口除支持RS422的Profile 协议外，还支持Louth、Odetics、BVW等通过RS422控制的协议。 RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布。RS-422由RS-232发展而来，为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（速率低于100Kbps时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA485-A标准。 1. RS-232串行接口标准 目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。收、发端的数据信号是相对于信号地。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5~+15V，负电平在5~-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回 TTL电平。接收器典型的工作电平在+3~+12V与-3~-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20Kbps。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3kΩ~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。 2. RS-422与RS-485串行接口标准 （1）平衡传输 RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2V~6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 （2）RS-422电气规定 由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。RS-422的最大传输距离为 485通讯常见问题 1.MAX488/MAX490在点对点通信中工作很正常，为何在点对多点通信时无法正常通信？ 由于MAX488/MAX490没有发送使能控制，因而其输出无法处于高阻态，当多个输出被连接在一起时(即点对多点通信时)，差分输出信号线被多个发送器驱动(通常为TXD=1对应的电平状态)；当某个节点开始通信，且发送TXD=0对应的差分电平时，A，B两线上将形成很大的短路电流，若长时间工作，则接口芯片将损坏；而这种情况不会在点对点通信中发生，且不会出现在点对多点通信中的处于点的一方，这也是象MAX488/MAX490以及其它一些没有发送使能控制的接口的适用范围。以上是造成这个问题的原因，当然，类似情况也会出现在那些带使能控制而软件没有编程控制使能的接口芯片中。 2.RS-485/RS-422接口为何在停止通信时接收器仍有数据输出？ 由于RS-485/RS-422在发送数据完成后，要求所有的发送使能控制信号关闭且保持接收使能有效，此时，总线驱动器进入高阻状态且接收器能够监测总线上是否有新的通信数据。但是由于此时总线处于无源驱动状态(若总线有终端匹配电阻时，A和B线的差分电平为0，接收器的输出不确定，且对AB线上的差分信号的变化很敏感；若无终端匹配，则总线处于高阻态，接收器的输出不确定)，容易受到外界的噪声干扰。当噪声电压超过输入信号门限时(典型值±200mV)，接收器将输出数据，导致对应的UART接收无效的数据，使紧接着的正常通讯出错；另外一种情况可能发生在打开/关闭发送使能控制的瞬间，使接收器输出信号，也会导致UART错误地接收。 解决方法： 1)在通讯总线上采用同相输入端上拉(A线)、反相输入端下拉(B线)的方法对总线进行钳位，保证接收器输出为固定的“1”电平； 2)采用内置防故障模式的MAX308x系列的接口产品替换该接口电路； 3)通过软件方式消除，即在通信数据包内增加2-5个起始同步字节，只有在满足同步头后才开始真正的数据通讯。 3.采用RS-485/RS422接口通讯时，在什么条件下需要采用终端匹配？电阻值如何确定？如何配置终端匹配电阻？ _ MODBUS 通讯协议说明 1. 通讯相关的参数 2．通讯说明 2.1 数据格式说明 控制器采用RS-485总线，协议符合ModBus 规约，数据格式有标准MODBUS-RTU 、 非标准MODBUS-RTU(16进制)和ASC(ASC Ⅱ码)3种格式。 数据传输均采用8位数据位、1位停止位、无奇偶校验位。波特率可设为2400、4800、9600和19200 bit/s 。 通讯传送分为独立的信息头，和发送的编码数据。以下的通讯传送方式定义与RTU 通讯规约相兼容： 2.2 非标准MODBUS-RTU(16进制)数据格式详细说明 下面以RTU(16进制)数据格式进行详细说明，ASC Ⅱ码数据格式只是把16进制代码 转换成ASC Ⅱ码字符。 地址码：这个字节表明由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。并且每个从机都有具有唯一的地址码，并且响应回送均以各自的地址码开始。主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机发送的地址码表明回送的从机地址。 功能码：通讯传送的第二个字节。ModBus 通讯规约定义功能号为01H 到7FH 。本控制器利用其中的一部分功能码。作为主机请求发送，通过功能码告诉从机执行什么动作。作为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行操作。如果从机发送的功能码的 最高位 (比如功能码大于7FH)，则表明从机没有响应操作或发送出错。 数据区：数据区是根据不同的功能码而不同。 CRC码：二字节的错误检测码。 当通讯命令发送至仪器时，符合相应地址码的设备接通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务；然后把执行结果返送给发送者。返送的信息中包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结果的数据以及错误校验码。如果出错就不发送任何信息。 2.2.2 信息帧格式： （1）地址码： 地址码是信息帧的第一字节(8位)，从1到255。这个字节表明由用户设置地址的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合地址码的 从机才能响应回送。当从机回送信息时，相当的地址码表明该信息来自于何处。 （2）功能码： 主机发送的功能码告诉从机执行什么任务。表2列出的功能码都有具体的含义及操作。 （3 数据区包含需要从机执行什么动作或由从机采集的返送信息。这些信息可以是数值、参考地址等等。例如，功能码告诉从机读取寄存器的值，则数据区必需包含要读取寄存器 的起始地址及读取长度。对于不同的从机，地址和数据信息都不相同。 （4）错误校验码： 主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否出错。有时，由于电子噪声或其它一些干扰，信息在传输过程中会发生细微的变化，错误校验码保证了主机或从机对在传送过程 中出错的信息不起作用。这样增加了系统的安全和效率。错误校验采用CRC-16校验方法。 注： 信息帧的格式都基本相同：地址码、功能码、数据区和错误校验码。 2.2.3 错误校验 参与冗余循环码（CRC）计算的包括：地址码、功能码、数据区的字节。 冗余循环码包含2个字节，即16位二进制。CRC码由发送设备计算，放置于发送信息的尾部。接收信息的设备再重新计算接收到信息的 CRC码，比较计算得到的CRC码是否与接收到的相符，如果两者不相符，则表明出错。 CRC码的计算方法是，先预置16位寄存器全为1。再逐步把每8位数据信息进行处理。在进行CRC码计算时只用8位数据位，起始位及停止位，如有奇偶校验位的话也包括奇偶校验位，都不参与CRC码计算。 在计算CRC码时，8位数据与寄存器的数据相异或，得到的结果向低位移一字节，用0填补最高位。再检查最低位，如果最低位为1，把寄存器的内容与预置数相异或，如果最低位为0，不进行异或运算。 这个过程一直重复8次。第8次移位后，下一个8位再与现在寄存器的内容相异或，这个过程与以上一样重复8次。当所有的数据信息处理完后，最后寄存器的内容即为CRC码值。 计算CRC码的步骤为： (1).预置16位寄存器为十六进制FFFF（即全为1）。称此寄存器为CRC寄存器； (2).把第一个8位数据与16位CRC寄存器的低位相异或，把结果放于CRC寄存器； (3).把寄存器的内容右移一位(朝低位)，用0填补最高位，检查最低位（注意：这时的最低位指移位前 的最低位，不是移位后的最低位）； (4).如果最低位为0：重复第3步(再次移位) RS-485通信网络功能 一 RS485接口 RS485采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。 在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，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返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。 由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。 二RS485布网 网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点：（1）采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。（2）应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。在RS485组网过程中另一个需要注意的 三菱FX2N PLC串行通讯指令（FNC 80 RS） 串行通讯指令（FNC 80 RS） 1、指令格式：[RS D0 K8 D10 K8] 发送数据帧起始地址和数目↓ 接收数据帧起始地址和数目 2、功能和动作： ※RS指令是为使用RS232C、RS-485功能扩展板及特殊适配器，进行发送和接收串行数据的指令。 ※传送的数据格式在后面讲述的特殊寄存器D8120设定。RS指令驱动时即使改变D8120的设定， 实际上也不接收。 ※在只发送的系统中，可将接收数设定为K0。（K表示常数） ※在只接收的系统中，可将发送数设定为K0。 ※在程序中可以多次使用RS指令，但在同一时间必须保证只有一个RS指令被驱动。 ※在一次完整的通讯过程中，RS指令必须保持一直有效，直至接收数据完成。 D8120说明： ※根据MD320的通讯协议，无帧头和帧尾，则（bit9，bit8）=（0，0）。 ※bit13～15是计算机链接通讯时的设定项目，使用RS指令时必须设定为0。 ※RS485未考虑设置控制线的方法，使用FX2N-485-BD、FX0N-485ADP时，（bit11，bit10 ）=（1，1）。 ※若PLC和变频器之间的通讯参数如下：8位数据位，无校验，2位停止位，波特率9600，无帧头无帧尾，无协议模式，则D8120=H0C89（H表示16进制）（0000 1100 1000 1001B） M8002 │──||────────── [ MOV H0C89 D8120 ] 5、相关标志位： 一.基本指令介绍 ※M8122：数据发送请求标志 当PLC处于接收完成状态或接收等待状态时，用脉冲触发M8122，将使得从D0开始的连续8个数据被发送。当发送完成后，M8122自动被复位。当RS指令的驱动输入X0变为ON状态时，PLC就进入接收等待状态。 ※M8123：数据接收完成标志 当M8123置位时，表明接收已经完成，此时需要将接收到的数据从接受缓冲区转移到用户指定的数据区，然后手工复位M8123。复位M8123后，则PLC再次进入接收等待状态。 如果指定的接收长度为0，则M8123不动作，也不进入接收等待状态。从这个状态想进入接收等待状态，必须使接受长度≥0，然后对M8123进行ON→OFF操作。 ※M8129：通讯超时标志 接收数据中途中断时，那个时点开始如果在D8129中规定的时间内不再重新开始接收，作为超时输出标志M8129变为ON状态，则接收结束。M8129需手工复位。 二.详细程序（与英威腾GD20变频器测试通讯成功的案例） 串行数据通信的协议从RS-232到千兆位以太网，虽然每种协议都有特定的应用领域，但任何情况下我们都必须考虑成本和物理层(PHY)性能。 本文主要介绍RS-485协议及该协议所适合的应用。同时给出了根据电缆长度、系统设计以及元件选择来优化数据速率的方法。 传输协议 什么是RS-485？Profibus又是什么？与其它串行协议相比，它们的性能如何？适用于哪些应用？为了回答这些问题，我们对RS-485 物理层(PHY)、RS-232和RS-422的特性、功能进行了总体比较[1](本文中的RS表示ANSIEIA/TIA标准)。 RS-232是一个最初用于调制解调器、打印机及其它PC外设的通讯标准，提供单端20kbps的波特率，后来速率提高至1Mbps。RS-232的其它技术指标包括：标称±5V发送电平、±3V接收电平(间隔/符号)、2V共模抑制、2200pF最大电缆负载电容、300最大驱动器输出电阻、3k最小接收器(负载)阻抗、100英尺(典型值)最大电缆长度。RS-232只用于点对点通信系统，不能用于多点通信系统，所有RS-232系统都必须遵从这些限制。 RS-422是单向、全双工通信协议，适合嘈杂的工业环境。RS-422规范允许单个驱动器与多个接收器通信，数据信号采用差分传输方式，速率最高可达50Mbps。接收器共模范围为±7V，驱动器输出电阻最大值为100，接收器输入阻抗可低至4k。 RS-485标准 RS-485是双向、半双工通信协议，允许多个驱动器和接收器挂接在总线上，其中每个驱动器都能够脱离总线。该规范满足所有RS-422的要求，而且比RS-422稳定性更强。具有更高的接收器输入阻抗和更宽的共模范围(-7V至+12V)。 接收器输入灵敏度为±200mV，这就意味着若要识别符号或间隔状态，接收端电压必须高于+200mV或低于-200mV。最小接收器输入阻抗为12k,驱动器输出电压为±1.5V(最小值)、±5V(最大值)。 驱动器能够驱动32个单位负载，即允许总线上并联32个12k的接收器。对于输入阻抗更高的接收器，一条总线上允许连接的单位负载数也较高。RS-485接收器可随意组合，连接至同一总线，但要保证这些电路的实际并联阻抗不高于32个单位负载(375)。 采用典型的24AWG双绞线时，驱动器负载阻抗的最大值为54，即32个单位负载并联2个120终端匹配电阻。RS-485已经成为POS、工业以及电信应用中的最佳选择。较宽的共模范围可实现长电缆、嘈杂环境(如工厂车间)下的数据传输。更高的接收器输入阻抗还允许总线上挂接更多器件。 RS485通信原理 1. RS-485的电气特点：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口旌旗灯号电平比RS-232-C 降低了，就不易破坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可便利与TTL 电路连接。 2. RS-485的数据最高传输速度为10Mbps 。 3. RS-485接口是采取均衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干才能加强，即抗噪声干扰性好。 4. RS-485接口的最大年夜传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米，别的RS-232-C接口在总线上只许可连接1个收发器，即单站才能。而RS-485接口在总线上是许可连接多达128个收发器。即具有多站才能,如许用户可以应用单一的RS-485接口便利地建立起设备收集。 因RS-485接口具有优胜的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站才能等上述长处就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口构成的半双工收集一般只需二根连线，所以RS485接口均采取樊篱双绞线传输。 RS485接口连接器采取DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采取DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采取DB-9（针）。 RS485编程 串口协定只是定义了传输的电压，阻抗等，编程方法和通俗的串口编程一样RS-232与RS-422之间转换道理和接法 平日我们对于视频办事器、录像机、切换台等直接播出、切换控制重要应用串口进行，重要应用到RS-232、RS-422与RS-485三种接口控制。下面就串口的接口标准以及应用和外部插件和电缆进行商量。 RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特点做出规定，而不涉及接插件、电缆或协定，在此基本上用户可以建立本身的高层通信协定。例如：视频办事器都带有多个RS422串行通信接口，每个接口均可经由过程RS422通信线由外部计算机控制实现记录与播放。视频办事器除供给各类控制硬件接口外，还供给协定接口，如RS422接口除支撑RS422的Profile协定外，还支撑 Louth、Odetics 、BVW等经由过程RS422控制的协定。 RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，都是由电子工业协会（EIA）制订并宣布的，RS-232在1962年宣布。RS-422由RS-232成长而来，为改进RS-232通信距离短、速度低的缺点，RS- 422定义了一种均衡通信接口，将传输速度进步到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（速度低于100Kbps时），并许可在一条均衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、均衡传输规范，被定名为TIA/EIA-422-A标准。为扩大应用范围，EIA又于 1983年在RS-422基本上制订了RS-485标准，增长了多点、双向通信才能，即允很多个发送器连接到同一条总线上，同时增长了发送器的驱动才能和冲突保护特点，扩大了总线共榜样围，后定名为TIA/EIA-485-A标准。 1. S-232串行接口标准 今朝RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速度串行通信中增长通信距离的单端标准。RS-232采取不均衡传输方法，即所谓单端通信。收、发端的数据旌旗灯号是相对于旌旗灯号地。典范的RS-232旌旗灯号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出 附录：RS485串行通讯协议 1 主要性能 本变频器通过内置的RS485标准接口，能与个人计算机、PLC 或同系列的变频器等连接，进行主从式、异步半双工串行通信。其主要性能参见下表： 项目 规范 适用机型 ALPHA3000系列变频器 物理级 EIA RS485 传输线 屏蔽双绞线 配线最长长度 500米 连接台数 主机一台，从机31台 传输速度 19200bps,9600bps,4800bps,2400bps,1200bps,600bps,300bps 数据交换方式 异步串行、半双工 传送协议 点对点或广播 字长 11位 停止位长度 1位 帧长 14字节固定 奇偶校验 奇校验 出错检查方式 异或校验 2硬件连接 2.1硬件联接如下图： 图 1 多 台变 频器 用主 机控 制连 接示 意图 图中的MASTER （主机）是ALPHA3000变频器、PC 机或可编程控制器（PLC ），图中的SLAVE （从机，在虚线框内）是变频器。变频器做为主机，只要将从机的RS485端子和主机的RS485同名端子相联接即可；如果用PC 机或PLC 做为主机，则要在主机和总线之间增加一个RS485的转接器。RS458串行总线接口最多可连接31台变频器做从机，每一个从机变频器都有一个唯一的号码（ID ），主机依靠ID 来识别每一台从机。 2.2 RS485转换器 RS485转换器采用DB9/DB9外形，带孔的 一端为RS232，带针的一端为RS485。转换器 外带接线转换头把RS485端的DB9接线转换为 螺丝接线柱，便于通讯线缆的安装和拆卸。接 线转换头上“A+”为485收/发正端,“ B-” 为485收/发负端,“GND”为485地线。 RS485接口组成半双工网络，一般只需二根连线，为获得良好的抗噪声干扰性和较长的传输距离，建议采用屏蔽双绞线传输。 3通讯协议 3.1概述 3.1.1通讯方式 采用USS协议。主机和从机之间用轮询的方式来进行通讯。由主机启动每一次通信，主机向从机变频器发送任务报文，从机接到主机的任务命令后返回响应报文并执行相应动作。除了发送响应报文外，从机只能处于接收状态。主机为变频器时，由功能号D033设置最大从机ID号。从机必须是从1开始，连续编号到D033设定的值。当主机为PC机或PLC时可以通过建立轮询表来改变查询顺序和查询周期，轮询表可以只包含部分从机，任意顺序，可以出现重复的号码。 主机的每一次查询都是以一个报文（帧）的数据传送给从机，所有的从机都能接收数据，从机如果检测到报文中的ID和本机的ID相同，则对报文的数据做出处理，并在规定的时间内发送响应报文给主机。如果检测到报文中的ID和本机的ID不同，则不处理报文，保持原工作状态。 3.1.2 控制方式说明： 在本机键盘或者端子控制时（功能A001设为0、1、2），通讯只能查看参数，所有的写入操作都被忽略。 通讯控制不能修改功能A001、A005、C001、D028、D032、D033的值。 在通讯控制方式时，本机键盘只可以修改功能A001、A005、C001、D022、D028、D032、D033的值，其中，对于功能D028的修改只有重新上电 开机才能生效。其它功能参数只能查看。 在通讯控制方式时，本机端子的使用参考特殊命令G05说明。 3.2数据格式 3.2.1报文格式宇电AI501 RS485通讯协议说明
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