溫濕度傳感器通常情況下是采用串口通信的方式進行數據交換。最初采用的方式是 RS232 接口，由于工業現場比較復雜，各種電氣設備會在環境中產生比較多的電磁干擾，會導致信號傳輸錯誤。除此之外， RS232 接口只能實現點對點通信，不具備聯網功能，最大傳輸距離也只能達到幾十米，不能滿足遠距離通信要求。而RS485 則解決了這些問題，數據信號采用差分傳輸方式，可以有效的解決共模干擾問題，最大距離可以到 1200 米，并且允許多個收發設備接到同一條總線上。

隨著工業應用通信越來越多， 1979 年施耐德電氣制定了一個用于工業現場的總線協議 Modbus 協議，現在工業中使用 RS485 通信場合很多都采用 Modbus 協議，本篇文章我們具體介紹一下 RS485 通信和 Modbus 協議。

一、 RS485通信

實際上在RS485之前RS232就已經誕生，但是RS232有幾處不足的地方：

1、接口的信號電平值較高，達到十幾V，容易損壞接口電路的芯片，而且和TTL電平不兼容，因此和單片機電路接起來的話必須加轉換電路。2、傳輸速率有局限，不可以過高，一般到幾十Kb/s就到極限了。3、接口使用信號線和GND與其他設備形成共地模式的通信，這種共地模式傳輸容易產生干擾，并且抗干擾性能也比較弱。4、傳輸距離有限，最多只能通信幾十米。5、通信的時候只能兩點之間進行通信，不能夠實現多機聯網通信。

針對RS232接口的不足，不斷出現了一些新的接口標準，RS485就是其中之一，他具備以下的特點：

1、我們在講A/D的時候，講過差分信號輸入的概念，同時也介紹了差分輸入的好處，最大的優勢是可以抑制共模干擾。尤其工業現場的環境比較復雜，干擾比較多，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擾。而RS485就是一種差分通信方式，它的通信線路是兩根，通常用A和B或者D+和D-來表示。邏輯“1”以兩線之間的電壓差為+(0.2~6)V表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(0.2~6)V來表示，是一種典型的差分通信。

2、RS485通信速度快，最大傳輸速度可以達到10Mb/s以上。

3、RS485內部的物理結構，采用的是平衡驅動器和差分接收器的組合，抗干擾能力也大大增加。

4、傳輸距離最遠可以達到1200米左右，但是他的傳輸速率和傳輸距離是成反比的，只有在100Kb/s以下的傳輸速度，才能達到最大的通信距離，如果需要傳輸更遠距離可以使用中繼。

5、可以在總線上進行聯網實現多機通信，總線上允許掛多個收發器，從現有的RS485芯片來看，有可以掛32、64、128、256等不同個設備的驅動器。

二、Modbus協議

Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其他設備之間可以通信，已經成為一種工業標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。這種協議定義了一種控制器能夠認識使用的數據結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了控制器請求訪問其他設備的過程，如何回應來自其他設備的請求，以及怎樣偵測錯誤記錄，它制定了通信數據的格局和內容的公共格式。

在進行多機通信的時候，Modbus協議規定每個控制器必須要知道他們的設備地址，識別按照地址發送過來的數據，決定是否要產生動作，產生何種動作，如果要回應，控制器將生成的反饋信息用Modbus協議發出。Modbus協議允許在各種網絡體系結構內進行簡單通信，每種設備(PLC、人機界面、控制面板、驅動程序、輸入輸出設備)都能使用Modbus協議來啟動遠程操作，一些網關允許在幾種使用Modbus協議的總線或網絡之間的通信。

Modbus有兩種通信傳輸方式，一種是ASCII模式，一種是RTU模式。由于ASCII模式的數據字節是7bit數據位，51單片機無法實現，而且應用也相對較少，所以應用較多的RTU模式。一條典型的RTU數據幀如圖所示。

起始位和結束符：上圖代表的是一個數據幀，前后都至少有3.5個字節的時間間隔，起始位和結束符實際上沒有任何數據，T1-T2-T3-T4代表的是時間間隔3.5個字節以上的時間，而真正有意義的第一個字節是設備地址。

設備地址：在多個傳感器通信的時候，數據那么多，我們依靠什么判斷這個數據幀是哪個設備的呢？沒錯，就是依靠這個設備地址字節。每個設備都有一個自己的地址，當設備接收到一幀數據后，程序首先對設備地址字節進行判斷比較，如果與自己的地址不同，則對這幀數據直接不予理會，如果與自己的地址相同，就要對這幀數據進行解析，按照之后的功能碼執行相應的功能。如果地址是0x00，則認為是一個廣播命令，就是所有的從機設備都要執行的指令。

功能代碼：在第二個字節功能代碼字節中，Modbus規定了部分功能代碼，此外也保留了一部分功能代碼作為備用或者用戶自定義。

fqj