rs485接口（rs485接口引脚图）

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。

注意到这里有三个必须满足的条件：

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。

这三点其实就是电源插头组合在物理层面上的规范性协议。

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。

再看通信接口和通信网络的工作制问题。

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，也就是对讲机的通话型式，这叫做半双工。

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。

我们再看总线连接的问题。

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。

几个相关的问题解释一下：

1）有些现场总线，用令牌解决了总线的控制权问题。

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，由此解决了总线占用问题。

2）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）之间用握手线连接，平时主用RS485开通，而辅助RS485浮空。浮空的RS485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。

有时，还采取环状通信措施。限于篇幅，不做介绍。

3）MODBUS可工作在网络层，此时协议变为MODBUS-TCP，但还是符合主从结构。

4）MODBUS协议是**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。

5）关于RS232和RS485的区别

学过模电和数电的人都知道差分电路。差分电路具有共模抑制比，能够消除共模误差。RS485接口就具有此特征。因此RS232接口的传输距离仅为十几米，而RS485/RS422接口的传输距离为1200米。

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。

6）当距离很长的时候，RS485接口还可以接入光纤，但需要配备1对光纤转换器。之所以要1对，是因为其中一只用于电转光，而第二只则用于光转电。光纤收发器中间的通信介质就是光缆或者光纤。（注意哦，光纤是光缆的芯线，不要以为是两种东西）

光纤分为单模和多模。单模的光纤较细，光在传输过程中反射较少，因而失真小，其传输距离可达15km以上；多模的光纤较粗，光在传输过程中反射较多，因而失真大，其传输距离为1.5km。

7）CRC校验码是二进制不借位的除法，用以做接收信息是否出错的检验。

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。

主站在发送帧之前，把帧先做CRC计算，再把CRC运算的余数附在帧尾发送给从站。从站接收到帧后，先对帧除去CRC的部分做CRC运算来检验是否正确，若不正确，从站要求主站重发。

同理，当从站发送信息给主站时，主站也根据CRC来检查数据的正确性。若发现错误，则要求从站重发。

8）关于MODBUS-RTU、MODBUS-ASC和MODBUS-TCP

如果MODBUS中字节表达数据的方式采取BCD码，则被称为MODBUS-RTU；如果MODBUS中字节表达数据的方式采取ASCII码，则被称为MODBUS-ASC；如果MODBUS运行在网络层上，则被称为MODBUS-TCP。

ASCII码的内容如下：

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。

BCD码如下：

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。

9）关于RS485网络使用的双绞通信线和接地

我们知道，两条平行的线缆之间会有分布电容，而分布电容会削弱信号的强度。为了消除分布电容，通信线的两条平行线需要按一定长度互相旋转对绞，这种线被称为双绞线。双绞线的对绞长度有规范，它与通信速率密切相关。在实际使用时，要按通信速率来选择合适的双绞线。

双绞线的外层有屏蔽层。屏蔽层必须单点接地，不得在线头线尾同时接地，防止地电流流过引起干扰。在实际布线时，采取各线段独立接地，切忌采用所有线段的屏蔽层前后连接统一接地的做法。

10）关于菊花瓣的通信链路连接方式

绝对的菊花瓣链形网络是不存在的。事实上，我们用菊花瓣链形接线方法构建的通信网络中，各个节点是接线端子，由接线端子通过双绞线连接到各个子站，这些双绞线就构成了类似的星形结构，我们不妨把这种接线方式称为链形网络下的准星形接线。

在工程实践中证明，准星形接线的长度不得超过70cm。一旦超过，则可能出现通信不稳定状态。

事实上，70cm也成为行业中的一条不成文的质检规范。

100欧终端电阻在通信速率低时可加可不加，但当通信速率较高时（高于19.2kbps），建议一定要加。例如PROFIBUS下的RS485网络，终端电阻已经植入终端设备中，只需拨动开关即可加入或者撤离。

终端电阻的用途是吸收反射波。

我们在两棵树间紧紧地绑上一根绳子，接着敲击绳子的某一侧，我们会看到有传导波向另一端传去，并能看到反射波。如果敲击的频率适当，则在绳子中间出现波的不动点，这叫做驻波。

对于通信来说，不管是反射波还是驻波，将严重影响通信质量。终端电阻用于吸收反射波，并且可提升最终子站的电平水平。

RS485和MODBUS这两个概念，都需要通过实践去掌握它们，单单凭着阅读文本，很难理解和掌握。如果这篇小文能给大家的实践活动带来益处，我会感到分外欣慰。

来源：知乎问答，张白帆老师