主页凯发娱乐注册设想直流电源，它的输出端插座接口有三个管脚，分别是正极、负极和接地极。相应地，负载的插头也应当有三个管脚与电源侧一一对应，这样才能正确地获得电能供应。

　　第一是插头和插座管脚的形状、大小和插针直径及长度必须一一对应，否则无法完成接插操作。这一点规定了插头组合的物理结构和管脚定义。

　　第二是电源的输出电压值必须满足载侧的需求值，否则无法完成电参量的要求。这一点决定了插头组合的电平规范。

　　第三是电源的输出阻抗与负载的输入阻抗必须匹配，否则不能实现完善的供电。这一点决定了电源的工作性质。

　　再看通信接口。在有关计算机信息交换的ISO/OSI模型里，物理层是最底层（第一层），它规定了接口的机械外形、接口管脚定义、接口电平和字节格式。

　　这里的字节格式，指的是一个字节中有几个数据位，有几个起始位/停止位，有几个奇偶校验位。一般地，一个字节有8个数据位，1个起始位（停止位），和1个奇偶校验位。注意：起始位和停止位可以合并。

　　当我们拿手机挂电话时，我们发现通信双方在通话的同时也可以接听，这叫做全双工（双向工作制）；如果说话的时候不能听，而接听的时候不能说，但任何一方都具有说和听的能力，也即对讲机的通话型式，这叫做半双工。

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　　（说明一下：这些图是我在ABB所做的有关MODBUS通信的PPT节录，比较早了，但基本内容是正确的。这些图供参考。）

　　RS422接口和RS232接口是全双工接口，而RS485则是半双工接口。

　　对于半双工接口，显然需要有通信的发起者，所以RS485接口和网络一定具有主站和若干从站，并且从站的数量也有规定。一般地，从站的数量是32个。

　　RS485主站与从站的关系问题，看似只是通信工作制的不同，其本质是通信各方对通信总线控制权的合理分配。

　　我们还是以电源为例。我们可以从电源引出一条主干线，然后再并联若干个支路并分别送到若干个负载。只要满足电源的功率要求，显然这是可行的。

　　如果我们用同样的方法来引出RS485的通信线，是否可行呢？答案是否定的。我们必须从通信主站先引一条线到第一个通信子站，再从第一子站引第二条线到第二子站，如此循环直到最后一个子站。在通信线的终端，还要配一个终端电阻。在这条通信线路上，任何一点如果发生断路，则后续的通信链路上的通信也就断了。这种接线方法形象地被称为菊花瓣连接方法，或者链形连接方法，而电源的接线方法则被称为星形连接方法。

　　我们发现，从电气接线来看，链路是并联的。但从通信来看，链路是菊花瓣的，属于一个接一个的有秩序的连接。

　　RS485的总线网络接线方式必须是链形菊花瓣的接线方式，并且属于半双工的通信方式；RS232是点到点的接线方式，属于全双工通信。不管是RS232接口，还是RS485接口，它们必须符合物理层的通信规约。

　　有了物理层通信接口，是不是就能通信呢?答案是否定的。物理层通信接口只是使得通信双方具备通信条件而已。但若双方说的话谁都听不懂，或者通信双方的说话方式及语法结构不相符，显然这也无法通信。

　　在OSI模型中，物理层之上是数据链路层。MODBUS-RTU协议就是数据链路层协议，只要通信双方都采用了MODBUS-RTU协议，则能确保通信语言是双方都能听得懂的语句格式。

　　注意这里的词汇“语句”。物理层定义的是字节，相当于语言中的字，数据链路层则把字节组织成语句，也即帧。帧规定了通信双方所用语句的语法结构。

　　MODBUS也是主从式的。和物理层的总线控制是一样的，这里的主从关系，就是对通信总线的控制权做了规定。主站先下达命令，占用总线；接着把总线空置，交给从站去写回应码；从站完成后，再把总线还给主站。

　　现在我们来看看ISO的HDLC规定的帧结构，也即通信语句的语法结构，如下：

　　在MODBUS通信协议下，不同的命令功能码它的帧结构不尽相同。对于读寄存器命令，MODBUS的主站帧结构是：2个字节的地址码，1个字节的功能码，2个字节的数据地址码，2个字节的CRC校验码；MODBUS的从站回应帧结构是：2个字节的功能码，1个字节的回应区字节总数，N个字节的回应数据，2个字节的CRC校验码。

　　虽然物理层协议与数据链路层协议不同，但数据链路层协议的执行必须建立在通信双方物理层连接已经符合要求，并且已经可以无障碍地实现信息交互的基础上。

　　这个规则在ISO/OSI模型的七层协议中必须完全彻底地得到执行。在ISO/OSI模型中，通信双方的低层次协议必须为上层协议建立透明的无故障的连接和信息交换关系。也就是说，各层次的上下级关系必须是绝对的。

　　由于通信双方的网络结构可能不同，于是对于同种网就需要用网桥来连接，而异种网则需要用网关来连接。

　　网络之间的信道可能有多条。数据分组在发送时有多种路径可以选择。负责选择路径的元件称为路由器。路由器不但决定了真实的数据交换网络路径，还可以构建虚拟的网络路径，还要决定数据分组的发送秩序。因此，路由器是网络层中最复杂最关键的装备。

　　OSI模型中，把物理层+数据链路层+网络层合并称为现场总线/RA422完全不是一回事。

　　值得注意的是：RS232/RS485/RS422通信接口以及它们的定义，是非常明确的。包括管脚的电平，管脚的功能定义，以及接口在信息发送和接收信息时的数据流时序关系，这些都必须准确和严格，否则就无法执行信息交换。

　　此电力仪表的通信速率是9600bps。什么意思呢？bps表示一个0/1，也就是比特，这说明每秒钟这条总线个比特。我们已经知道一个字节有8个数据位，1个起始位，1个奇偶校验位，刚好10位或者10个比特，所以，如果电力仪表的通信速率是9600bps，那么1秒钟就可以发送：9600/10=960个字节。

　　大家很容易想到，如果从站有紧急事项需要主站来服务，可是MODBUS规定了轮询规则，等到自己的时候，可能会太迟了。于是许多现场总线就发明了一个特殊的东西，叫做令牌。令牌很短，只有一个字节，它可以很快地在总线上传递。令牌在各站点中传递，谁拿到令牌，谁就是主站，就可以发布信息。如果本站没有事情需要发布，就把令牌交给下一个站点，由此解决了总线）当链路发生断路时，为了避免出现通信中断，可采用双主站措施。双主站（PLC的两个主站RS485接口）之间用握手线虽然接在总线上，但它处于高阻态等效于完全脱离。当发生断路时，从站确认后立即开通通信，从链路两头进行连接通信。

　　4）MODBUS协议是美国莫迪康公司发明的，该公司的宗旨是：MODBUS协议为不收费的公开协议。后来莫迪康公司被施耐德公司收购了，施耐德公司继承了莫迪康公司的做法，MODBUS是不收费的公开协议。既然MODBUS已经成为施耐德的协议，施耐德把它延伸到网络层，构建了网络层的MODBUS-TCP协议，以及内部专用的MODBUS-PLUS协议。限于篇幅，对于这两个协议的描述此处从略。

　　我们从图中看到，虽然RS232和RS485接口的外形是一致的，但它们的性能和信息交换模式不同，因此抗干扰能力也不同。

　　注意这里的f(x)就是除去CRC校验码的MODBUS通信帧，除数是CRC16。帧中的CRC是运算后的余数。

　　MODBUS在实际使用中，大多数都采用BCD码，因此MODBUS-RTU得到广泛应用。

　　值得注意的是：在协议使用中，数据帧中的数值都是用16进制数来表达的。例如100A电流写成0X64H，而380V电压则写成0X17CH。

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