《工業(yè)通信與網(wǎng)絡技術》第4章 基于UART的簡單串行通信-李中偉

1、1 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 工業(yè)工業(yè)通信與通信與網(wǎng)絡網(wǎng)絡技術技術 主講教師：李中偉主講教師：李中偉 佟為明佟為明 聯(lián)系電話：聯(lián)系電話E-mail： 課程郵箱：課程郵箱：，密碼：，密碼：fieldbus2015 第第4章基于章基于UART的簡單串行通信的簡單串行通信 4.1 概述概述 U A R T 指 通 用 異 步 收 發(fā) 器 （指 通 用 異 步 收 發(fā) 器 （ U n i v e r s a l Asynchronous Receiver/Transmitter），即是采用異），即是采用異 步串行通信方式的接口步串行通信方式的接

2、口/裝置。裝置。 線路簡單，實現(xiàn)容易。線路簡單，實現(xiàn)容易。 目前大多數(shù)微控制器都支持目前大多數(shù)微控制器都支持UART通信。通信。 2 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 3 異步串行通信格式異步串行通信格式 4.1.1 基于基于UART的串行通信的基本特征的串行通信的基本特征 (1) 當傳輸線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時，傳輸線處于空當傳輸線上沒有數(shù)據(jù)傳輸時，傳輸線處于空 閑狀態(tài)閑狀態(tài)“1” 。 (2) 發(fā)送端發(fā)送每一幀數(shù)據(jù)時，首先發(fā)送一個起發(fā)送端發(fā)送每一幀數(shù)據(jù)時，首先發(fā)送一個起 始位始位“0”作為開始傳輸?shù)臉酥尽Ｗ鳛殚_始傳輸?shù)臉酥尽?哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 (3) 發(fā)送端在傳

3、輸起始位后，緊接著發(fā)送由發(fā)送端在傳輸起始位后，緊接著發(fā)送由58個個 二進制位組成的數(shù)據(jù)位。每一幀數(shù)據(jù)首先發(fā)送最低二進制位組成的數(shù)據(jù)位。每一幀數(shù)據(jù)首先發(fā)送最低 位，最后發(fā)送數(shù)據(jù)最高位。位，最后發(fā)送數(shù)據(jù)最高位。 (4) 數(shù)據(jù)位傳輸完后，可以選擇一個奇偶校驗位，數(shù)據(jù)位傳輸完后，可以選擇一個奇偶校驗位， 用于校驗數(shù)據(jù)傳輸是否正確?？梢赃x擇奇校驗，也用于校驗數(shù)據(jù)傳輸是否正確?？梢赃x擇奇校驗，也 可以選擇偶校驗，還可以選擇無校驗?？梢赃x擇偶校驗，還可以選擇無校驗。 (5)最后傳輸停止位，用以表示一幀的結束。停止最后傳輸停止位，用以表示一幀的結束。停止 位為位為“1”，可以是，可以是1位、位、1.5位或位或

4、2位。位。 4 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.1.1 基于基于UART的串行通信的基本特征的串行通信的基本特征 4.1.2 基于基于UART的串行通信的節(jié)點的一般構成的串行通信的節(jié)點的一般構成 5 串行通信節(jié)點的一般構成串行通信節(jié)點的一般構成 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2 EIA/TIA/RS-232接口標準接口標準 EIA：美國電子工業(yè)協(xié)會；：美國電子工業(yè)協(xié)會； TIA：美國電信工業(yè)協(xié)會；：美國電信工業(yè)協(xié)會； RS：推薦性標準。：推薦性標準。 標準全稱：數(shù)據(jù)終端設備標準全稱：數(shù)據(jù)終端設備 (DTE )和數(shù)據(jù)線路端接設和數(shù)據(jù)線

5、路端接設 備（備（DCE）間使用的串行二進制數(shù)據(jù)交換接口。）間使用的串行二進制數(shù)據(jù)交換接口。 （Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit TerminatingEquipment Employing Serial Binary Data Interchange）。）。 6 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 7 DB9 連接器連接器 DB25 連接器連接器 4.2.1 機械特性與電氣特性機械特性與電氣特性 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 8 電氣電氣 連接圖連接圖 通信速率：通信速率：20kbps以

6、內(nèi)；以內(nèi)； 通信距離：通信距離：15m以內(nèi)；以內(nèi)； 信號電平：信號電平： u邏輯邏輯1：-3V-15V之間（數(shù)據(jù)線上：傳號之間（數(shù)據(jù)線上：傳號Mask；控制；控制 線上：線上：OFF狀態(tài)）；狀態(tài)）； u邏輯邏輯0：+3V+15V之間（數(shù)據(jù)線上：空號之間（數(shù)據(jù)線上：空號Space；控制；控制 線上：線上：ON狀態(tài)狀態(tài) ） 。 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 DB25和和DB9各引腳的功能分配分別如表各引腳的功能分配分別如表4-1和和 表表4-2所示。表中所說的所示。表中所說的“發(fā)送發(fā)送”和和“接收接收”都都 是從是從DT

7、E的角度來說的。的角度來說的。 表表4-1 DB25引腳定義引腳定義 9 引腳號引腳號 信號名稱信號名稱 方向方向 1保護地保護地PG 2發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)TxDDTEDCE 3接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)RxDDTEDCE 4請求發(fā)送請求發(fā)送RTSDTEDCE 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 引腳號引腳號 信號名稱信號名稱 方向方向 5允許發(fā)送允許發(fā)送CTSDTEDCE 6數(shù)據(jù)設備就緒數(shù)據(jù)設備就緒DSRDTEDCE 7信號地信號地SG 8數(shù)據(jù)載波檢測數(shù)據(jù)載波檢測DCDDTEDCE 9保留保留 10保留保留 11保留保留 12次信道載波檢測次信道載波檢測SDCDDTEDCE 13次

8、信道允許發(fā)送次信道允許發(fā)送SCTSDTEDCE 引腳號引腳號 信號名稱信號名稱 方向方向 14次信道發(fā)送數(shù)據(jù)次信道發(fā)送數(shù)據(jù)STxDDTEDCE 15發(fā)送信號元素定時發(fā)送信號元素定時 TSET DTEDCE 16次信道接收數(shù)據(jù)次信道接收數(shù)據(jù)SRxDDTEDCE 17接收信號元素定時接收信號元素定時 RSET DTEDCE 18保留保留 19次信道請求發(fā)送次信道請求發(fā)送SRTSDTEDCE 20數(shù)據(jù)終端就緒數(shù)據(jù)終端就緒DTRDTEDCE 21信號質量檢測信號質量檢測SQDDTEDCE 22振鈴指示振鈴指示RIDTEDCE 11 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 23 數(shù)據(jù)信號速率選擇數(shù)據(jù)信號速率選擇D

9、SRS雙向雙向 24發(fā)送信號元素定時發(fā)送信號元素定時TSETDTEDCE 25保留保留 12 表表4-2 DB9引腳定義引腳定義 引腳號引腳號 信號名稱信號名稱 方向方向 1數(shù)據(jù)載波檢測數(shù)據(jù)載波檢測DCDDTEDCE 2接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)RxDDTEDCE 3發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)TxDDTEDCE 4數(shù)據(jù)終端就緒數(shù)據(jù)終端就緒DTRDTEDCE 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 5信號地信號地SG 6數(shù)據(jù)設備就緒數(shù)據(jù)設備就緒DSRDTEDCE 7請求發(fā)送請求發(fā)送RTSDTEDCE 8允許發(fā)送允許發(fā)送CTSDTEDCE 9振鈴指示振鈴指示RIDTEDCE 13 哈工大網(wǎng)絡與電氣智

10、能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 表表4-2 DB9引腳定義引腳定義 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 DB25中常用的也就是中常用的也就是DB9中定義的中定義的9根線，下面詳根線，下面詳 細說明一下細說明一下DB9中各信號的含義：中各信號的含義： u（1）數(shù)據(jù)載波檢測）數(shù)據(jù)載波檢測DCD ：這是：這是DCE向向DTE發(fā)出的發(fā)出的 狀態(tài)信息，指明從通信線路上收到的載波信號是否已狀態(tài)信息，指明從通信線路上收到的載波信號是否已 經(jīng)進入指定的范圍。當經(jīng)進入指定的范圍。當DCD=ON時，表示接收信號已時，表示接收信號已 經(jīng)進入指定范圍，此時經(jīng)進入指定范圍，此時RxD上的數(shù)據(jù)是有效

11、的。當上的數(shù)據(jù)是有效的。當 DCD=OFF時，表示接收信號尚未進入規(guī)定的范圍，時，表示接收信號尚未進入規(guī)定的范圍， 此時不能接收此時不能接收RxD上的數(shù)據(jù)。上的數(shù)據(jù)。 u（2）接收數(shù)據(jù)）接收數(shù)據(jù)RxD：這是：這是DTE接收接收DCE發(fā)來數(shù)據(jù)。發(fā)來數(shù)據(jù)。 當當DCE不向不向DTE發(fā)送數(shù)據(jù)時，該線上的電壓為發(fā)送數(shù)據(jù)時，該線上的電壓為-12V。 DB9中的中的2號線對于號線對于DTE來說是接收數(shù)據(jù)線，對于來說是接收數(shù)據(jù)線，對于 DCE來說是發(fā)送數(shù)據(jù)線。來說是發(fā)送數(shù)據(jù)線。 14 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 u（3）發(fā)送數(shù)據(jù)

12、）發(fā)送數(shù)據(jù)TxD：這是：這是DTE向向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)。 當當DTE不向不向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)時，該線上的電壓為為發(fā)送數(shù)據(jù)時，該線上的電壓為為-12V。 DB9中的中的3號線對于號線對于DTE來說是發(fā)送數(shù)據(jù)線，對于來說是發(fā)送數(shù)據(jù)線，對于 DCE來說是接收數(shù)據(jù)線。來說是接收數(shù)據(jù)線。 u（4）數(shù)據(jù)終端就緒）數(shù)據(jù)終端就緒DTR：這是：這是DTE向向DCE發(fā)送的發(fā)送的 握手信號。當握手信號。當DTR=ON時，表示時，表示DTE處于就緒狀態(tài)，處于就緒狀態(tài)， 希望本地希望本地DCE和遠程和遠程DCE之間建立通信信道。當之間建立通信信道。當 DTR=OFF時，時，DCE將停止通信。將停止通信。 u（5）

13、信號地）信號地SG：EIA-232接口中所有電信號的公接口中所有電信號的公 共回路，通過該引線將共回路，通過該引線將DTE和和DCE的信號關聯(lián)起來。的信號關聯(lián)起來。 15 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 u（6）數(shù)據(jù)設備就緒）數(shù)據(jù)設備就緒DSR：這是：這是DCE向向DTE發(fā)送發(fā)送 的握手信號。當?shù)奈帐中盘枴．擠SR=ON時，表示本地時，表示本地DCE已和已和 通信信道連通；當通信信道連通；當DSR=OFF時，表示本地時，表示本地DCE還還 沒準備好。沒準備好。 u（7）請求發(fā)送）請求發(fā)送RTS：這是：這是DTE向向DCE發(fā)出的握發(fā)出的握 手信號。

14、當手信號。當RTS=ON時，表示時，表示DTE請求向請求向DCE發(fā)發(fā) 送數(shù)據(jù)；當送數(shù)據(jù)；當RTS=OFF時，表示時，表示DTE不想發(fā)送數(shù)據(jù)。不想發(fā)送數(shù)據(jù)。 在在DTE有數(shù)據(jù)要發(fā)送或正在發(fā)送數(shù)據(jù)時，有數(shù)據(jù)要發(fā)送或正在發(fā)送數(shù)據(jù)時，RTS都都 要保持要保持ON狀態(tài)。狀態(tài)。 16 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 u（8）允許發(fā)送）允許發(fā)送CTS：這是：這是DCE向向DTE發(fā)出的握發(fā)出的握 手信號。手信號。DCE收到收到DTE的的RTS信號后延遲一段給信號后延遲一段給 定時間后給出該信號。當定時間后給出該信號。當CTS=ON時，表示時，表示DCE 已經(jīng)準備

15、好發(fā)送數(shù)據(jù)；當已經(jīng)準備好發(fā)送數(shù)據(jù)；當CTS=OFF時，表示時，表示DCE 還沒準備好，不能發(fā)送數(shù)據(jù)。還沒準備好，不能發(fā)送數(shù)據(jù)。 u（9）振鈴指示）振鈴指示RI：這是：這是DCE向向DTE發(fā)出的狀態(tài)發(fā)出的狀態(tài) 信息。表示本地信息。表示本地DCE是否正在接收遠程是否正在接收遠程DCE的振的振 鈴信號。當鈴信號。當RI=ON時，表示正在接收振鈴信號；時，表示正在接收振鈴信號； 當當RI=OFF時，表示不在接收振鈴信號。時，表示不在接收振鈴信號。 17 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 EIA-232規(guī)定了規(guī)定了DTE/DCE之間的控制信號與數(shù)據(jù)之間的控制

16、信號與數(shù)據(jù) 信號的發(fā)送時序、應答關系及操作過程等內(nèi)容。信號的發(fā)送時序、應答關系及操作過程等內(nèi)容。 示例：示例：DTE發(fā)送數(shù)據(jù)過程。發(fā)送數(shù)據(jù)過程。 u（1）當）當DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)時，置要發(fā)送數(shù)據(jù)時，置EIA-232的的DTR 為高電平（為高電平（ON狀態(tài)），通知本地狀態(tài)），通知本地DCE（如（如 Modem）已準備好。如果本地）已準備好。如果本地DCE也已做好準備，也已做好準備， 即連接成功，即連接成功，DCE向向DTE發(fā)送發(fā)送DSR信號。信號。 18 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 u（2）DTE置置RTS為高電平（為高電平（ON狀態(tài)），通知本狀

17、態(tài)），通知本 地地DCE請求發(fā)送數(shù)據(jù)。本地請求發(fā)送數(shù)據(jù)。本地DCE檢測到檢測到RTS信號后，信號后， 一方面向遠端發(fā)送載波，另一方面通過延遲電路控一方面向遠端發(fā)送載波，另一方面通過延遲電路控 制制CTS的接通（變?yōu)榈慕油ǎㄗ優(yōu)镺N狀態(tài)）。狀態(tài)）。CTS需要延遲是因需要延遲是因 為遠端為遠端DCE從載波到達到給出從載波到達到給出DCD信號有一段延時信號有一段延時 t。為了保證數(shù)據(jù)能被遠端。為了保證數(shù)據(jù)能被遠端DCE正確接收，正確接收，CTS的延的延 遲遲T應該大于應該大于t。遠端。遠端DCE檢測到載波后，置檢測到載波后，置DCD為為 ON狀態(tài)，通知遠端的狀態(tài)，通知遠端的DTE準備接收數(shù)據(jù)。準備接

18、收數(shù)據(jù)。 19 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 u（3）DTE檢測到檢測到CTS變?yōu)樽優(yōu)镺N狀態(tài)后，通過狀態(tài)后，通過TxD 發(fā)送數(shù)據(jù)，同時通過發(fā)送數(shù)據(jù)，同時通過RxD接收數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)。 u（4）DTE發(fā)送完數(shù)據(jù)后，置發(fā)送完數(shù)據(jù)后，置RTS為為OFF狀態(tài)，狀態(tài)， 通知本地通知本地DCE發(fā)送結束。本地發(fā)送結束。本地DCE檢測到檢測到RTS后，后， 停止發(fā)送載波，并置停止發(fā)送載波，并置CTS為為OFF狀態(tài)。遠端狀態(tài)。遠端DCE 檢測不到載波后，置檢測不到載波后，置DCD為為OFF。 u（5）本地）本地DTE置置DTR線為線為OFF，通知，通知DCE釋

19、放釋放 連接。連接。DCE檢測到檢測到DTR的的OFF狀態(tài)后，置狀態(tài)后，置DSR為為 OFF狀態(tài)作為回答，至此發(fā)送數(shù)據(jù)過程結束。狀態(tài)作為回答，至此發(fā)送數(shù)據(jù)過程結束。 20 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.2 功能特性與規(guī)程特性功能特性與規(guī)程特性 21 4.2.3 常用連接方法常用連接方法 （1）使用調(diào)制解調(diào)器（）使用調(diào)制解調(diào)器（Modem）連接）連接 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 22 (a) (b) (c) （2）零調(diào)制解調(diào)器（）零調(diào)制解調(diào)器（Null Modem）連接）連接 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 23 MC1488MC1489 4.2.4 用于用于EIA-232的電平轉換芯片

20、及接口的電平轉換芯片及接口 （TTL轉轉EIA-232電平）電平）（ EIA-232轉轉TTL 電平）電平） 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 24 MAX232典型工作電路典型工作電路 MAX232 （雙向電平轉換）（雙向電平轉換） 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.2.5 EIA-232接口標準的缺點接口標準的缺點 （1）傳輸距離短。標準規(guī)定的直接連接的最大）傳輸距離短。標準規(guī)定的直接連接的最大 傳輸距離僅為傳輸距離僅為15m，遠程傳輸時需要使用，遠程傳輸時需要使用Modem， 在工業(yè)控制應用中往往要求不使用在工業(yè)控制應用中往往要求不使用Modem。 （2）單端信號

21、對地傳輸，信號易受共模噪聲干）單端信號對地傳輸，信號易受共模噪聲干 擾。擾。 （3）傳輸速率低。由于易受噪聲干擾，傳輸速）傳輸速率低。由于易受噪聲干擾，傳輸速 率不能過高，標準規(guī)定最高傳輸速率不超過率不能過高，標準規(guī)定最高傳輸速率不超過20kbps。 （4）不能用于多點互連系統(tǒng)。）不能用于多點互連系統(tǒng)。 4.3 EIA/TIA/RS-485接口標準接口標準 標準全稱：用于平衡數(shù)字多點系統(tǒng)的發(fā)送器和接收標準全稱：用于平衡數(shù)字多點系統(tǒng)的發(fā)送器和接收 器的電氣特性標準（器的電氣特性標準（Standard for Electrical Characteristics of Generators and

22、 Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems） 。 EIA-485是是EIA-422的變型。的變型。 EIA-485也是其它一些現(xiàn)場總線的物理層的接口標準也是其它一些現(xiàn)場總線的物理層的接口標準 （或之一），（或之一），如如Modbus、Profibus、Interbus、 LonWorks、P-NET、BACnet、BIT Bus等。等。 27 接口標準接口標準 EIA-232 EIA-422 EIA-485 操作方式操作方式 單端單端 差分差分 差分差分 最大傳輸距離最大傳輸距離 15m 1200m(9.6kbps)120

23、0m(9.6kbp s) 最大傳輸速率最大傳輸速率 20kbps 12Mbps(10m)12Mbps(10m) 同相電壓范圍同相電壓范圍 -25V+25V -0.25V+6V -7V+12V 驅動器輸出電壓（空載）驅動器輸出電壓（空載） 25V 6V 6V 驅動器輸出電壓（負載）驅動器輸出電壓（負載） 5V15V 2V 1.5V 接收器敏感度接收器敏感度 3V 200mV 200mV 最大驅動器數(shù)量最大驅動器數(shù)量 1 1 32 最大接收器數(shù)量最大接收器數(shù)量 1 10 32 驅動器負載阻抗驅動器負載阻抗 3k7 k 100 54 接收器輸入電阻接收器輸入電阻 3k7 k 4 k 12 k 4.3

24、.1 EIA-485技術參數(shù)及與技術參數(shù)及與EIA-232、EIA-422之比較之比較 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 28 EIA-485 電氣連接圖電氣連接圖 EIA-485的兩根差分信號線分別記作的兩根差分信號線分別記作A線、線、B線，以線，以A和和B之間之間 的電位差來表示邏輯電平。驅動端的電位差來表示邏輯電平。驅動端A和和B之間的電位差輸出范之間的電位差輸出范 圍為圍為2V6V，接收端，接收端A和和B之間可以檢測的輸入電壓之間可以檢測的輸入電壓VAB的的 絕對值的最小值為絕對值的最小值為200mV，即要求，即要求V A B-200mV，或 ，或 VAB200

25、mV。 EIA-485規(guī)定，在接收端，當規(guī)定，在接收端，當A線電位線電位VA比比B線電位線電位VB低低 200mV以上時，即當以上時，即當VAB=VA-VB0.2V時，認為是二進制時，認為是二進制0（ON狀態(tài)）。狀態(tài)）。 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 29 4.3.2 EIA-485的端口連接的端口連接 典型的典型的EIA-485兩線制半雙工連接方式兩線制半雙工連接方式 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 30 典型的典型的EIA-485四線制主從式全雙工連接四線制主從式全雙工連接 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 任何

26、時候應該只能有一個驅動器處于發(fā)送狀態(tài)，任何時候應該只能有一個驅動器處于發(fā)送狀態(tài)， 其它驅動器必須處于高阻態(tài)，這是通過驅動器上的其它驅動器必須處于高阻態(tài)，這是通過驅動器上的 發(fā)送使能端控制的。若有兩個或多個驅動器同時工發(fā)送使能端控制的。若有兩個或多個驅動器同時工 作，當一個試圖發(fā)送邏輯作，當一個試圖發(fā)送邏輯1，一個試圖發(fā)送邏輯，一個試圖發(fā)送邏輯0時，時， 會在某些器件中產(chǎn)生大電流。因此符合會在某些器件中產(chǎn)生大電流。因此符合EIA-485標標 準的接口芯片都具有限流和過熱關閉功能，以便保準的接口芯片都具有限流和過熱關閉功能，以便保 護器件。護器件。 主站不能同時請求多個從站，否則會引起沖突。主站不

27、能同時請求多個從站，否則會引起沖突。 在一個沒有中繼器的系統(tǒng)中最多只能有兩個終端在一個沒有中繼器的系統(tǒng)中最多只能有兩個終端 電阻，分別并聯(lián)于傳輸線的首尾兩端。通常取電阻，分別并聯(lián)于傳輸線的首尾兩端。通常取120 電阻。電阻。 31 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.2 EIA-485的端口連接的端口連接 32 兩線制連接網(wǎng)絡中兩線制連接網(wǎng)絡中 帶偏置電阻的收發(fā)器帶偏置電阻的收發(fā)器 當當EIA-485網(wǎng)絡處于空閑狀態(tài)時，所有的節(jié)點應處網(wǎng)絡處于空閑狀態(tài)時，所有的節(jié)點應處 于只聽（接收）狀態(tài)。這時沒有驅動器處于發(fā)送狀于只聽（接收）狀態(tài)。這時沒有驅動器處于發(fā)送狀 態(tài)，所

28、有驅動器均處于高阻態(tài)。沒有任何驅動器驅態(tài)，所有驅動器均處于高阻態(tài)。沒有任何驅動器驅 動網(wǎng)絡，傳輸線狀態(tài)不確定。因此應當為網(wǎng)絡添加動網(wǎng)絡，傳輸線狀態(tài)不確定。因此應當為網(wǎng)絡添加 偏置電阻使其處于確定狀態(tài)。偏置電阻使其處于確定狀態(tài)。 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 常用的常用的EIA-485接口芯片有接口芯片有Maxim公司的公司的 MAX481/483/485/487/488/489/490/491系列低功耗系列低功耗 收發(fā)器。每種型號的芯片內(nèi)部均集成了一個驅動收發(fā)器。每種型號的芯片內(nèi)部均集成了一個驅動 器和一個接收器，符合器和一個接收器，符合EIA-422/EIA-48

29、5接口標接口標 準。準。 33 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.3 用于用于EIA-485的電平轉換芯片及接口電路的電平轉換芯片及接口電路 （1） MAX48X/MAX49X系列芯片特點系列芯片特點 使用使用+5V單電源供電；單電源供電； 0.1A低電流關閉模式（低電流關閉模式（MAX481483487）；）； 低功耗，靜態(tài)工作電流：低功耗，靜態(tài)工作電流：MAX483/487/488/489為為 120A，MAX481/485/490/491為為300A； 限制轉換速率的無差錯數(shù)據(jù)傳輸（限制轉換速率的無差錯數(shù)據(jù)傳輸（MAX483487 488489）；）； 共

30、模輸入電壓范圍共模輸入電壓范圍-7V+12V； 總線上最大可連接總線上最大可連接128個收發(fā)器（個收發(fā)器（MAX487）；）； 具有電流限制和熱關斷特性的驅動器過載保護。具有電流限制和熱關斷特性的驅動器過載保護。 34 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.3 用于用于EIA-485的電平轉換芯片及接口電路的電平轉換芯片及接口電路 型號型號 半半/全雙全雙 工工 數(shù)據(jù)速數(shù)據(jù)速 率率 /Mbps 轉換率限轉換率限 制制 低功耗低功耗 關閉關閉 接收器接收器/ 驅動器驅動器 使能使能 靜態(tài)工靜態(tài)工 作電流作電流 /A 總線上收總線上收 發(fā)器數(shù)量發(fā)器數(shù)量 引腳數(shù)引腳數(shù) M

31、AX481 半半 2.5 無無 有有 有有 300 32 8 MAX483 半半 0.25 有有 有有 有有 120 32 8 MAX485 半半 2.5 無無 無無 有有 300328 MAX487 半半 0.25 有有 有有 有有 120 128 8 MAX488 全全 0.25 有有 無無 無無 120 32 8 MAX489 全全 0.25 有有 無無 有有120 32 14 MAX490 全全 2.5 無無 無無 無無 300 32 8 MAX491 全全 2.5 無無 無無 有有300 32 14 35 表表4-4 MAX48X/MAX49X系列芯片性能比較系列芯片性能比較 哈工大

32、網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 （2）MAX48X/MAX49X系列芯片引腳分布及典型工作電路系列芯片引腳分布及典型工作電路 MAX481/483/485/487芯片為芯片為8引腳封裝，適用于半雙工引腳封裝，適用于半雙工 通信，其引腳分布與典型工作電路如圖通信，其引腳分布與典型工作電路如圖4-17所示。圖（所示。圖（a） 中，上圖和下圖分別為中，上圖和下圖分別為DIP/SO、MAX封裝的引腳分布封裝的引腳分布 圖；圖（圖；圖（b）中，傳輸線為雙絞線，）中，傳輸線為雙絞線，Rt為終端匹配電阻。為終端匹配電阻。 對于圖對于圖4-17（b），在實際應用中，往往將），在實際應用中，

33、往往將DE與與/RE連在連在 一起，即在任意時刻，一起，即在任意時刻，DE與與/RE只能有一個有效或均無只能有一個有效或均無 效（呈高阻態(tài)）。效（呈高阻態(tài)）。 36 RERERE 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.3 用于用于EIA-485的電平轉換芯片及接口電路的電平轉換芯片及接口電路 37 （a）引腳分布圖）引腳分布圖 （b）典型工作電路）典型工作電路 圖圖4-17 MAX481/483/485/487引腳分布及典型工作電路引腳分布及典型工作電路 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 MAX488/490芯片也為芯片也為8引腳封裝，其驅動

34、器輸出與接收器引腳封裝，其驅動器輸出與接收器 輸入引腳是分開的，便于組成全雙工通信，其引腳分布與輸入引腳是分開的，便于組成全雙工通信，其引腳分布與 典型工作電路如圖典型工作電路如圖4-18所示。圖中，傳輸線為雙絞線，所示。圖中，傳輸線為雙絞線，Rt 為終端匹配電阻。為終端匹配電阻。 38 （a）引腳分布圖）引腳分布圖 （b）典型工作電路）典型工作電路 圖圖4-18 MAX488/490引腳分布及典型工作電路引腳分布及典型工作電路 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 MAX489/491芯片為芯片為14引腳封裝，也用于全雙工通信，相比引腳封裝，也用于全雙工通信，相比 MAX

35、488/490增加了增加了 和和DE引腳。其引腳分布與典型工作引腳。其引腳分布與典型工作 電路如圖電路如圖4-19所示。圖中，傳輸線為雙絞線，所示。圖中，傳輸線為雙絞線，Rt為終端匹為終端匹 配電阻。配電阻。 39 （a）引腳分布圖）引腳分布圖 （b）典型工作電路）典型工作電路 圖圖4-19 MAX489/491引腳分布與典型工作電路引腳分布與典型工作電路 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 RE MAX48X/MAX49X系列芯片的各引腳分布和功能系列芯片的各引腳分布和功能 如如表表4-5所示。發(fā)送和接收功能如所示。發(fā)送和接收功能如表表4-6和和表表4-7所示。所示。

36、引腳號引腳號 名稱名稱 功能功能 MAX481/483/ 485/487 MAX488/490 MAX 489/491 DIP/S O MAX DIP/ SO MAX DIP/SO 1 3 2 4 2 RO 接收器輸出。接收器輸出。 AB+0.2V，RO1； AB-0.2V，RO0。 40 表表4-5 MAX48X/MAX49X系列芯片的各引腳分布和功能系列芯片的各引腳分布和功能 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 24-3/RE 接收器輸出使能。接收器輸出使能。/RE0時，時， 接收器使能；接收器使能；/RE1時，接時，接 收器輸出高阻狀態(tài)。收器輸出高阻狀態(tài)。 35-4

37、DE 驅動器輸出使能。驅動器輸出使能。DE1時，時， 驅動器使能；驅動器使能；DE0時，驅時，驅 動器輸出高阻狀態(tài)。動器輸出高阻狀態(tài)。 46355DI 驅動器輸入。驅動器輸入。DI1，Y（A） 輸出高，輸出高，Z（B）輸出低；）輸出低；DI 0，則反之。，則反之。 57466,7GND 地。地。 -579Y 驅動器非反相輸出端。驅動器非反相輸出端。 -6810Z驅動器反相輸出端。驅動器反相輸出端。 68-A 接收器非反相輸入端和驅動接收器非反相輸入端和驅動 器非反相輸出端。器非反相輸出端。 41 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 -8212A接收器非反相輸入端。接收器非反相輸入端。 71-B 接收

38、器反相輸入端和接收器反相輸入端和 驅動器反相輸出端。驅動器反相輸出端。 -7111B接收器反相輸入端。接收器反相輸入端。 821314VCC 電源，電源， 4.75VVCC5.25V。 -1,8,13N.C 空引腳?？找_。 42 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.3 用于用于EIA-485的電平轉換芯片及接口電路的電平轉換芯片及接口電路 輸入輸入 輸出輸出 /REDE DI Z(B)Y(A) X 1101 X 1010 00X高阻高阻 高阻高阻 10X高阻高阻* 高阻高阻* 輸入輸入 輸出輸出 /REDEA-BRO 00+0.2V 1 00-0.2V 0 00

39、輸入開路輸入開路 1 10X 高阻高阻* 43 表表4-6 發(fā)送功能表發(fā)送功能表表表4-7 接收功能表接收功能表 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.3 用于用于EIA-485的電平轉換芯片及接口電路的電平轉換芯片及接口電路 4.3.4 采用采用MAX485芯片的芯片的 EIA-485節(jié)點信號波形與電平節(jié)點信號波形與電平 圖圖4-20所示為一個采用所示為一個采用MAX485芯片的簡單芯片的簡單EIA-485 節(jié)點的結構圖。通過對這樣的一個節(jié)點以及由這樣節(jié)點的結構圖。通過對這樣的一個節(jié)點以及由這樣 的兩個節(jié)點組成的系統(tǒng)中的信號波形與電平值進行的兩個節(jié)點組成的系統(tǒng)中的

40、信號波形與電平值進行 測量，能更直觀地了解測量，能更直觀地了解EIA-485的電氣特性。的電氣特性。 44 圖圖4-20 簡單的簡單的EIA-485節(jié)點節(jié)點 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 (1) R= 時時 邏輯電平邏輯電平 電壓測量值（電壓測量值（ V） VAVBVAB 1 4.32 0 4.32 0 0.324.32-4.08 45 表表4-8 單節(jié)點，單節(jié)點，R=時總線電平時總線電平 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.4 采用采用MAX485芯片的芯片的EIA-485 節(jié)點信號波形與電平節(jié)點信號波形與電平 46 圖圖4-21 M

41、AX485芯片芯片A、B引腳電壓波形引腳電壓波形 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 (2) R=120時時 邏輯電平邏輯電平 電壓測量值（電壓測量值（ V） VAVBVAB 1 3.92 1.04 2.80 0 1.04 3.92 -2.88 47 表表4-9 單節(jié)點，單節(jié)點，R=120時總線電平時總線電平 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.4 采用采用MAX485芯片的芯片的EIA-485 節(jié)點信號波形與電平節(jié)點信號波形與電平 （3） R=60時時 邏輯電平邏輯電平 電壓測量值（電壓測量值（ V） VAVBVAB 1 3.64 1.24

42、 2.36 0 1.24 3.64 -2.24 48 表表4-10 單節(jié)點，單節(jié)點，R=60時總線電平時總線電平 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.4 采用采用MAX485芯片的芯片的EIA-485 節(jié)點信號波形與電平節(jié)點信號波形與電平 由兩個節(jié)點構成的由兩個節(jié)點構成的EIA-485系統(tǒng)如圖系統(tǒng)如圖4-21所示。分所示。分 別在別在R=，120，60時對時對VA，VB，VAB進行測進行測 量，得到的波形與圖量，得到的波形與圖4-20一致。表一致。表4-11給出了測量給出了測量 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。 49 圖圖4-22 兩節(jié)點的兩節(jié)點的EIA-485系統(tǒng)系統(tǒng) 哈工大網(wǎng)絡與

43、電氣智能化研究所 邏輯電平邏輯電平 電壓測量值（電壓測量值（V） VAVBVAB 1 4.96 0 4.88 0 0 4.96 -5.04 邏輯電平邏輯電平 電壓測量值（電壓測量值（V） VA VB VAB 1 4.00 0.88 3.04 0 0.88 4.00 -3.04 50 表表4-11兩節(jié)點兩節(jié)點EIA-485系統(tǒng)總線電平系統(tǒng)總線電平 （a） R=時時 (b) R=120時時 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 (c) R=60時時 邏輯電平邏輯電平 電壓測量值（電壓測量值（V） VA VB VAB 1 3.48 1.32 2.12 0 1.32 3.48 -2

44、.24 51 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.3.4 采用采用MAX485芯片的芯片的EIA-485 節(jié)點信號波形與電平節(jié)點信號波形與電平 總線負載對于總線負載對于EIA-485的的A，B線間的電壓差會產(chǎn)線間的電壓差會產(chǎn) 生影響?？偩€負載增大時，生影響?？偩€負載增大時，A、B間的電壓差會間的電壓差會 減小，當減小，當A、B間的電壓差減小到小于間的電壓差減小到小于200mV 時就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，時就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，EIA-485標準規(guī)定最大節(jié)標準規(guī)定最大節(jié) 點數(shù)為點數(shù)為32就是為了避免出現(xiàn)總線負載過大。就是為了避免出現(xiàn)總線負載過大。 52 4.3.4 采用采用MAX

45、485芯片的芯片的EIA-485 節(jié)點信號波形與電平節(jié)點信號波形與電平 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.4 Modbus協(xié)議協(xié)議 Modbus是由是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一 個品牌）在個品牌）在1979年發(fā)明的。年發(fā)明的。 目前施耐德公司已將目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權移交給協(xié)議的所有權移交給 IDA（Interface for Distributed Automation ，分布式，分布式 自動化接口）組織，并成立了自動化接口）組織，并成立了Modbus-IDA。 在我國，在我國，Modbus已經(jīng)成為國家標準

46、已經(jīng)成為國家標準GB/T19582- 2008。 53 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 Modbus的優(yōu)點：的優(yōu)點： u（1）標準、開放，用戶可以免費、放心地使用）標準、開放，用戶可以免費、放心地使用 Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識 產(chǎn)權。產(chǎn)權。 u（2）由于）由于Modbus是面向報文的協(xié)議，因此它可以是面向報文的協(xié)議，因此它可以 支持多種電氣接口，如支持多種電氣接口，如RS232、RS485等，還可以在各等，還可以在各 種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線射頻等。種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線射頻等。 u（3）Modbus的幀格

47、式簡單、緊湊，通俗易懂。用的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用 戶使用容易，廠商開發(fā)簡單。戶使用容易，廠商開發(fā)簡單。 54 4.4 Modbus協(xié)議協(xié)議 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 55 Modbus網(wǎng)絡體系結構實例網(wǎng)絡體系結構實例 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 56 基于串行鏈路的基于串行鏈路的Modbus協(xié)議與協(xié)議與ISO/OSI網(wǎng)絡模型比較網(wǎng)絡模型比較 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.4.1 Modbus協(xié)議描述協(xié)議描述 4.4.1 Modbus協(xié)議描述協(xié)議描述 Modbus是是OSI模型第模型第7層上的應用層報文傳輸協(xié)層上的應用層

48、報文傳輸協(xié) 議，它在連接至不同類型的總線或網(wǎng)絡的設備之間議，它在連接至不同類型的總線或網(wǎng)絡的設備之間 提供客戶機提供客戶機/服務器通信。服務器通信。 Modbus定義了一個與基礎通信層無關的簡單協(xié)定義了一個與基礎通信層無關的簡單協(xié) 議數(shù)據(jù)單元（議數(shù)據(jù)單元（PDU）。在特定總線或網(wǎng)絡上，通）。在特定總線或網(wǎng)絡上，通 過在其基礎上引入一些附加域，使其成為相應的應過在其基礎上引入一些附加域，使其成為相應的應 用數(shù)據(jù)單元（用數(shù)據(jù)單元（ADU）。）。 57 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 58 通用通用Modbus幀幀 介紹基于介紹基于UART的串行通信時提到的幀的概念在的串行通信時提到的幀的概念在 Mo

49、dbus中對應于字符，或者可以稱之為子幀，應中對應于字符，或者可以稱之為子幀，應 與與Modbus中的幀區(qū)分開來。中的幀區(qū)分開來。 4.4.1 Modbus協(xié)議描述協(xié)議描述 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 Modbus的的PDU最大長度為最大長度為253字節(jié)，是因為其最字節(jié)，是因為其最 初是在串行鏈路上實現(xiàn)的，受初是在串行鏈路上實現(xiàn)的，受RS485的的ADU最大最大256 字節(jié)（字節(jié)（1字節(jié)服務器地址字節(jié)服務器地址+253字節(jié)字節(jié)PDU+2字節(jié)差錯字節(jié)差錯 校驗碼）限制。校驗碼）限制。 Modbus PDU的功能碼域用一個字節(jié)編碼。有效的的功能碼域用一個字節(jié)編碼。有效

50、的 值是值是1255。服務器對客戶機響應時，若是正常響應，。服務器對客戶機響應時，若是正常響應， 服務器僅復制原始功能碼。對于異常響應，服務器服務器僅復制原始功能碼。對于異常響應，服務器 將原始功能碼的最高有效位設置邏輯將原始功能碼的最高有效位設置邏輯1后返回。后返回。 客戶機發(fā)往服務器的數(shù)據(jù)域包括離散量和寄存器客戶機發(fā)往服務器的數(shù)據(jù)域包括離散量和寄存器 地址、處理的項目數(shù)量以及域中的實際數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)地址、處理的項目數(shù)量以及域中的實際數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) 等。服務器使用這些信息執(zhí)行功能碼定義的操作，等。服務器使用這些信息執(zhí)行功能碼定義的操作， 并將請求的結果返回給客戶機。并將請求的結果返回給客戶機。 59

51、 4.4.1 Modbus協(xié)議描述協(xié)議描述 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 TCP Modbus ADU= 253字節(jié)字節(jié)+MBAP（7字節(jié)）字節(jié)）=260字節(jié)。字節(jié)。 （MBAP：Modbus應用協(xié)議報文頭。）應用協(xié)議報文頭。） Modbus定義了定義了3種種PDU： Modbus請求請求PDU； Modbus響應響應PDU； Modbus異常響應異常響應PDU。 60 4.4.1 Modbus協(xié)議描述協(xié)議描述 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.4.2 數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)模型 （1）數(shù)據(jù)編碼）數(shù)據(jù)編碼 Modbus使用使用“大端模式大端模式” 。例如：寄存器大。例如：寄存器大 小

52、為小為16位，寄存器值為位，寄存器值為0 x1234，發(fā)送的第一個字節(jié)，發(fā)送的第一個字節(jié) 為為0 x12，然后發(fā)送，然后發(fā)送0 x34。 （2）數(shù)據(jù)模型）數(shù)據(jù)模型 61 基本表基本表 對象類型對象類型 訪問類型訪問類型 注釋注釋 離散量輸入離散量輸入 單個位單個位 只讀只讀 I/O系統(tǒng)可提供這種類型數(shù)據(jù)系統(tǒng)可提供這種類型數(shù)據(jù) 線圈線圈 單個位單個位 讀寫讀寫 通過應用程序可改變這種數(shù)據(jù)類型通過應用程序可改變這種數(shù)據(jù)類型 輸入寄存器輸入寄存器 16位字位字 只讀只讀 I/O系統(tǒng)可提供這種類型數(shù)據(jù)系統(tǒng)可提供這種類型數(shù)據(jù) 保持寄存器保持寄存器 16位字位字 讀寫讀寫 通過應用程序可改變這種數(shù)據(jù)類型通

53、過應用程序可改變這種數(shù)據(jù)類型 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 對于每個基本表，協(xié)議允許單個地操作編號為對于每個基本表，協(xié)議允許單個地操作編號為 065535的任意一個數(shù)據(jù)項，而這些數(shù)據(jù)項的讀寫操的任意一個數(shù)據(jù)項，而這些數(shù)據(jù)項的讀寫操 作可以擴展到多個連續(xù)數(shù)據(jù)項直到達到最大數(shù)量限作可以擴展到多個連續(xù)數(shù)據(jù)項直到達到最大數(shù)量限 制，具體數(shù)量限制與功能碼有關。操作連續(xù)數(shù)據(jù)項制，具體數(shù)量限制與功能碼有關。操作連續(xù)數(shù)據(jù)項 的數(shù)量限制的原因是的數(shù)量限制的原因是Modbus PDU最大為最大為253字節(jié)。字節(jié)。 Modbus處理的所有數(shù)據(jù)（位、寄存器）都放置在處理的所有數(shù)據(jù)（位、寄存器）都放置在 設備應用存儲器

54、中。存儲器的物理地址與數(shù)據(jù)編號設備應用存儲器中。存儲器的物理地址與數(shù)據(jù)編號 不能混淆，具體應用中只需要將數(shù)據(jù)編號與物理地不能混淆，具體應用中只需要將數(shù)據(jù)編號與物理地 址鏈接。址鏈接。Modbus功能碼中使用的邏輯編號是以功能碼中使用的邏輯編號是以0開開 始的無符號整數(shù)索引。始的無符號整數(shù)索引。 62 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.4.2 數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)模型 63 帶有獨立塊的帶有獨立塊的Modbus數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 64 僅帶有僅帶有1個塊的個塊的Modbus數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡

55、與電氣智能化研究所 4.4.3 尋址模型尋址模型 65 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 66 4.4.4 功能碼分類與描述功能碼分類與描述 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 67 三類功能碼：三類功能碼： （1） 公共功能碼。由公共功能碼。由Modbus-IDA確認。確認。 （2）用戶定義的功能碼。在十進制）用戶定義的功能碼。在十進制6572和和100110 區(qū)域。區(qū)域。 （3）保留功能碼。某些公司在傳統(tǒng)產(chǎn)品上現(xiàn)行使用）保留功能碼。某些公司在傳統(tǒng)產(chǎn)品上現(xiàn)行使用 的功能碼。的功能碼。 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 客戶機的詢問可能導致下列四種事件之一：客戶機的詢問可能導致下

56、列四種事件之一： （1）服務器設備接收到無通信錯誤的請求，并且可以正）服務器設備接收到無通信錯誤的請求，并且可以正 常地處理詢問，那么服務器設備將返回一個正常的響應。常地處理詢問，那么服務器設備將返回一個正常的響應。 （2）由于通信錯誤，服務器沒有接收到請求，那么不能）由于通信錯誤，服務器沒有接收到請求，那么不能 返回響應?？蛻魴C程序將視之為超時。返回響應?？蛻魴C程序將視之為超時。 （3）服務器接收到請求，但是檢測到一個通信錯誤（奇）服務器接收到請求，但是檢測到一個通信錯誤（奇 偶校驗、偶校驗、LRC、CRC等），那么不能返回響應?？蛻魴C程等），那么不能返回響應?？蛻魴C程 序將視之為超時。序將

57、視之為超時。 （4）服務器接收到無通信錯誤的請求，但不能處理這個）服務器接收到無通信錯誤的請求，但不能處理這個 請求（例如，請求讀一個不存在的寄存器），服務器將返請求（例如，請求讀一個不存在的寄存器），服務器將返 回一個異常響應，通知客戶機錯誤的實際情況?；匾粋€異常響應，通知客戶機錯誤的實際情況。 68 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.4.5 異常響應異常響應 69 Modbus 異常碼異常碼 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 Modbus串行鏈路協(xié)議是一個主從協(xié)議，位于串行鏈路協(xié)議是一個主從協(xié)議，位于 OSI模型的第模型的第2層層數(shù)據(jù)鏈路

58、層。數(shù)據(jù)鏈路層。 在同一時間內(nèi)，只能將一個主站連接到總線，將在同一時間內(nèi)，只能將一個主站連接到總線，將 至多至多247個從站連接到相同串行總線，從站地址必個從站連接到相同串行總線，從站地址必 須唯一須唯一 。從站沒有收到來自主站的請求時，將不。從站沒有收到來自主站的請求時，將不 會發(fā)送數(shù)據(jù)，從站之間不能相互通信。會發(fā)送數(shù)據(jù)，從站之間不能相互通信。 地址地址0被保留用來識別廣播通信。從站對于主站被保留用來識別廣播通信。從站對于主站 的廣播請求沒有應答返回。廣播請求必須是寫命令。的廣播請求沒有應答返回。廣播請求必須是寫命令。 70 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.4.6 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 7

59、1 Modbus協(xié)議與協(xié)議與ISO/OSI網(wǎng)絡模型網(wǎng)絡模型 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 （1） RTU（遠程終端單元）傳輸模式（遠程終端單元）傳輸模式 報文中每個報文中每個8位字節(jié)含有兩個位字節(jié)含有兩個4位十六進制字符。位十六進制字符。 72 起始起始 12345678校驗校驗 停止停止 RTU模式中的位序列模式中的位序列 RTU模式中：起始位、校驗位、停止位各模式中：起始位、校驗位、停止位各1位，偶位，偶 校驗，當采用無校驗時要求校驗，當采用無校驗時要求2個停止位。個停止位。 哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所哈工大網(wǎng)絡與電氣智能化研究所 4.4.6 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈

60、路層 起始起始 地址地址 功能碼功能碼 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) CRC校驗校驗 結束結束 3.5字符字符 8位位 8位位 N 8位位 16位位 3.5字符字符 73 Modbus RTU報文幀中幀間字符間隔和幀內(nèi)字符報文幀中幀間字符間隔和幀內(nèi)字符 間隔必須分別遵守大于等于間隔必須分別遵守大于等于3.5個字符時間和小于個字符時間和小于 等于等于1.5個字符時間的規(guī)定。個字符時間的規(guī)定。 RTU模式報文幀格式模式報文幀格式 CRC域作為報文的最后域附加到報文上。首先域作為報文的最后域附加到報文上。首先 附加附加CRC域的低位字節(jié)，然后附加域的低位字節(jié)，然后附加CRC域的高位域的高位 字節(jié)。字節(jié)。 哈工大網(wǎng)絡與電