Ai-WB2+Modbus 485 RTU 遠(yuǎn)程控制

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目錄

1.什么是Modbus, RS485？

1.1RS485 VS RS232

1.2RS485，RS232兩種協(xié)議之間的主要區(qū)別

1.3Modbus的內(nèi)容是什么?

1.4幀結(jié)構(gòu)

1.5Modbus指令實(shí)例1.5.1

1.6 Modbus-RTU協(xié)議

2.外設(shè)介紹

2.1常用芯片選擇

2.2初始化過程

3.移植過程

3.1資料介紹

3.2示例參考程序代碼

使用wb2進(jìn)行 modbus 485 通訊演示_嗶哩嗶哩_bilibiliwww.bilibili.com/video/BV1Hapxe4EsV/?vd_source=54c5db21948db2378659b7e8e42bafbf

一、什么是Modbus, RS485 ？

Modbus就是一種用在工業(yè)上的簡(jiǎn)單協(xié)議!顧名思義，它是一個(gè)Bus，即總線協(xié)議。比如串口協(xié)議、IIC協(xié)議、SPI都是通信協(xié)議。

RS485是一種通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于數(shù)據(jù)采集和控制應(yīng)用中。它的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它允許將多個(gè) RS485設(shè)備放在同一條總線上，這使得多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以相互連接。

RS-485（目前稱為EIA/TIA-485）是通信物理層的標(biāo)準(zhǔn)接口，一種信號(hào)傳輸方式，OSI（開放系統(tǒng)互連）模型的第一級(jí)。創(chuàng)建 RS-485是為了擴(kuò)展RS-232接口的物理功能。

串行EIA-485連接是使用兩根或三根電線的電纜完成的：一根數(shù)據(jù)線、一根帶反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的電線，通常還有一根零線（接地，0V）。這樣，發(fā)射器和接收器通過22或24AWG 實(shí)心線的雙絞線電纜交換數(shù)據(jù)。

01、RS485 VS RS232

RS485和RS232串行通信協(xié)議已經(jīng)使用了50多年，并且仍在整個(gè)商業(yè)和工業(yè)中廣泛使用。擴(kuò)展RS232標(biāo)準(zhǔn)的功能是開發(fā)RS485協(xié)議的動(dòng)力。下表概述了這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

02、RS485，RS232兩種協(xié)議之間的主要區(qū)別

發(fā)射器和接收器的數(shù)量

RS232串行接口設(shè)計(jì)用于連接兩個(gè)設(shè)備。該協(xié)議支持單個(gè)發(fā)射器和接收器之間的通信。 RS485接口，最多可以將32個(gè)串行設(shè)備連接到一個(gè)變送器。

操作距離

使用RS232協(xié)議的設(shè)備在發(fā)送器和接收器之間的距離限制為15米，同時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)最大數(shù)據(jù)傳輸速率。如果可以容忍較慢的數(shù)據(jù)速率，則可以延長(zhǎng)此長(zhǎng)度。 RS485協(xié)議大大延長(zhǎng)了操作距離。它支持1200米長(zhǎng)度的最大數(shù)據(jù)速率，使RS485協(xié)議成為物理上相距遙遠(yuǎn)的設(shè)備之間通信的絕佳選擇。

數(shù)據(jù)傳輸速度

RS232接口的傳輸速度為1Mb/s，傳輸距離可達(dá)15米。RS485在15米的距離內(nèi)提供高達(dá)10Mb/s的更高速度。當(dāng)達(dá)到1200米的最大長(zhǎng)度時(shí)，RS485協(xié)議以100Kb/s的速度傳輸數(shù)據(jù)。

電氣噪聲問題和接地電位

RS232接口是一種基于電壓電平的系統(tǒng)，在接地電位差異最小的情況下性能最佳。表現(xiàn)出高水平電噪聲和可變接地電位的環(huán)境會(huì)影響RS232有效傳輸數(shù)據(jù)的能力，并可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或損壞。

RS485協(xié)議采用差分電壓系統(tǒng)，使其能夠在具有較高電噪聲水平的環(huán)境中有效運(yùn)行。差分電壓系統(tǒng)的一個(gè)副產(chǎn)品是數(shù)據(jù)傳輸距離的延長(zhǎng)、傳輸速度的提高以及RS485所見的更低電壓的使用。

03、Modbus的內(nèi)容是什么?

Modbus-RTU，Modbus-ASCII，Modbus-TCP以上三種協(xié)議，一個(gè)設(shè)備只會(huì)有一種協(xié)議，如果你的設(shè)備使用的是Modbus-RTU，只需查看以下對(duì)應(yīng)部分，一般來說大部分的設(shè)備都是Modbus-RTU協(xié)議的。

04、幀結(jié)構(gòu)

地址

占用一個(gè)字節(jié)，范圍0-255，其中有效范圍是1-247，其他有特殊用途，比如255是廣播地址(廣播地址就是應(yīng)答所有地址，正常的需要兩個(gè)設(shè)備的地址一樣才能進(jìn)行查詢和回復(fù))。

功能碼

占用一個(gè)字節(jié)，功能碼的意義就是，知道這個(gè)指令是干啥的，比如你可以查詢從機(jī)的數(shù)據(jù)，也可以修改數(shù)據(jù)，所以不同功能碼對(duì)應(yīng)不同功能。

數(shù)據(jù)

根據(jù)功能碼不同，有不同結(jié)構(gòu)，在下面的實(shí)例中有說明。

校驗(yàn)

為了保證數(shù)據(jù)不錯(cuò)誤，增加這個(gè)，然后再把前面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算看數(shù)據(jù)是否一致，如果一致，就說明這幀數(shù)據(jù)是正確的，我再回復(fù)；如果不一樣，說明你這個(gè)數(shù)據(jù)在傳輸?shù)臅r(shí)候出了問題，數(shù)據(jù)不對(duì)的，所以就拋棄了。

這是一個(gè)基于ModbusRTU協(xié)議的Ai-WB2modbus庫(kù)，它支持以下幾種modbus協(xié)議命令：

*0x01: 讀一個(gè)或多個(gè)線圈寄存器
*0x02: 讀一個(gè)或多個(gè)離散輸入寄存器
*0x03: 讀一個(gè)或多個(gè)保持寄存器
*0x04: 讀一個(gè)或多個(gè)輸入寄存器
*0x05: 寫單個(gè)線圈寄存器
*0x06: 寫單個(gè)保持寄存器
*0x0F: 寫多個(gè)線圈寄存器
*0x10: 寫多個(gè)保持寄存器

05、Modbus指令實(shí)例

查詢從機(jī)地址為01的數(shù)據(jù)

主機(jī)發(fā)送:01 03 00 00 00 01 84 0A
從機(jī)回復(fù):01 03 02 19 98 B2 7E

發(fā)送數(shù)據(jù)解析

回復(fù)數(shù)據(jù)解析

查詢數(shù)據(jù)基本流程就是：

發(fā)送：從機(jī)的地址+要干嘛的功能碼+要查的寄存器的地址+要查的寄存器地址的個(gè)數(shù)+校驗(yàn)碼
回復(fù)：從機(jī)的地址+主機(jī)發(fā)我的功能碼+要發(fā)送給主機(jī)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)碼

修改從機(jī)地址為01的數(shù)據(jù)

主機(jī)發(fā)送:01 06 00 00 00 01 48 0A

從機(jī)回復(fù):01 06 00 00 00 01 48 0A

發(fā)送數(shù)據(jù)解析

回復(fù)數(shù)據(jù)解析

06、Modbus-RTU協(xié)議

只需要看懂功能碼0x03、0x06、0x10這三個(gè)基本的就已經(jīng)足夠了，分別回想下其數(shù)據(jù)域部分：

0x03—主機(jī)需要發(fā)送起始地址+寄存器數(shù)量，從機(jī)回復(fù)總字節(jié)數(shù)+數(shù)據(jù)；
0x06—主機(jī)發(fā)送起始地址+數(shù)據(jù)內(nèi)容（因?yàn)槟阒恍枰薷囊粋€(gè)，所以起始地址就是所要修改的地址），從機(jī)返回起始地址+數(shù)據(jù)內(nèi)容（發(fā)現(xiàn)居然一樣?。?br /> 0x10—主機(jī)發(fā)送起始地址+寄存器個(gè)數(shù)+總字節(jié)數(shù)+數(shù)據(jù)，從機(jī)返回起始地址+寄存器數(shù)量

二、外設(shè)介紹

RS485轉(zhuǎn)TTL模塊

RS485遠(yuǎn)程I/O聯(lián)網(wǎng)模塊IODO控制器modbus

3.3V與5.0V電源、信號(hào)兼容的RS485自動(dòng)流向控制模塊無需“收—發(fā)”控制，使用本模塊跟操作串口一樣簡(jiǎn)單，透?jìng)髂K實(shí)現(xiàn)了TTL信號(hào)與RS485信號(hào)的互轉(zhuǎn)，但大家一定要知道，485是半雙工通信，這種通信方式可以實(shí)現(xiàn)雙向的通信，但不能在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行，必須輪流交替地進(jìn)行；也就是說，通信信道的每一端都可以是發(fā)送端，也可以是接收端，但同一時(shí)刻里，信息只能有一個(gè)傳輸方向。

波特率：支持110～128000bps

模塊亮點(diǎn)：

（1）供電范圍寬：3.3V～5.5V。
（2）3.3V與5.0V信號(hào)兼容。
（3）采用原裝進(jìn)口芯片，工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)采用更為有效的485防雷設(shè)計(jì)，可在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)及野外惡劣的環(huán)境下使用，工作溫度為—40℃至+85℃，傳輸距離可達(dá)千米（用的850米的2*1.5的線纜做的測(cè)試，建議在800米內(nèi)使用，超過800米請(qǐng)加中繼器）。
（4）采用半孔工藝設(shè)計(jì)，板厚0.8mm，可輕松作為子母板使用，也可焊接端子使用。
（5）具有RXD、TXD信號(hào)指示燈，收發(fā)狀況盡收眼底。

模塊特點(diǎn)：

（1）本模塊充分考慮了485總線防雷設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)，在野外長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，將模塊的“接大地”端接入大地，可以起到很好的抗干擾和防雷的作用，使485總線更安全；室內(nèi)短距離傳輸時(shí)可以不接入大地。
（2）采用標(biāo)準(zhǔn)的2.54間距設(shè)計(jì)，方便您的二次開發(fā)。
（3）具有120歐匹配電阻，短接RO即可使能匹配電阻，長(zhǎng)距離傳輸時(shí)建議短接。
（4）支持多機(jī)通訊，允許接在最多128個(gè)設(shè)備的總線上
（5）本模塊可以進(jìn)行熱插拔，不會(huì)出現(xiàn)其他485芯片熱插拔出現(xiàn)的信號(hào)栓死現(xiàn)象。
（6）大面積鋪銅，防止信號(hào)干擾。

01、常用芯片選擇

SN75176

SN75276

SN75179

SN75180

MAX485

MAX488

MAX490

02、初始化過程

引入頭文件

#include
#include
#include
#include
#include
#include"bl_sys.h"
#include
#include"softcrc.h"
#include"stdint.h"
#include"string.h"

設(shè)置初始化參數(shù)

波特率：默認(rèn)串口配置為9600波特率，8位數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)位，1位停止位。

hosal_uart_dev_tuart_dev_log = {
.config= {
.uart_id= 1,
.tx_pin= 16, // TXD GPIO
.rx_pin= 7, // RXD GPIO
.cts_pin= 255,
.rts_pin= 255,
.baud_rate= 115200,
.data_width= HOSAL_DATA_WIDTH_8BIT,
.parity= HOSAL_NO_PARITY,
.stop_bits= HOSAL_STOP_BITS_1,
.mode= HOSAL_UART_MODE_POLL,
},
};
hosal_uart_init(&uart_dev_log);

配置用到的引腳

默認(rèn)使用串口引腳：硬件串口

使用板載引腳4個(gè)：TX，RX，3.3V，GND（接線方法見模塊說明書或下圖） RS485引腳：A+連接A+，B-連接B-，數(shù)據(jù)有干擾的情況下GND接地。

三、移植過程

01、資料介紹

地址和命令可以直接以16進(jìn)制的方式寫到數(shù)組里，CRC16校驗(yàn)需要計(jì)算或查表獲得；

參考網(wǎng)上CRC教程，使用本地CRC庫(kù)文件二次封裝完成CRC校驗(yàn)及校驗(yàn)值追加與打印函數(shù)（有關(guān)更多CRC計(jì)算請(qǐng)參考網(wǎng)上教程）；

由于手頭方便的僅有modubusRS485遠(yuǎn)程控制IO模塊，僅以此模塊完成命令發(fā)送控制其輸出繼電器開關(guān)的例程。

電路連線圖

Ai-WB2 => 串口TTL=> MAX485 => A，B雙絞線=>RS485設(shè)備

注：AI-WB2與模塊之間連線時(shí)，RX連接RX，TX連接TX。請(qǐng)根據(jù)模塊說明自行調(diào)整接線！

02、示例參考程序代碼

RS485發(fā)送示例代碼如下：

----------------------
#include
intcounter = 0;voidsetup() {
RS485.begin(9600);}
voidloop() {
RS485.beginTransmission();
RS485.print("hello");
RS485.println(counter);
RS485.endTransmission();
counter++;
delay(1000);
}
-------------------------------

RS485接收并串口打印示例代碼如下：

-----------------------------------
#include
voidsetup() {
Serial.begin(9600); while(!Serial);
RS485.begin(9600);
//enable reception, can be //disabled with: RS485.noReceive();
RS485.receive();}
voidloop() {
if(RS485.available()) {
Serial.write(RS485.read()); }}
--------------------------------

注：通過串口助手直接輸出指令，有可能因?yàn)椴皇鞘M(jìn)制，或指令尾部被增加回車換行（0D0A）而導(dǎo)致失??！

程序運(yùn)行過程：wb2通過串口向RS485轉(zhuǎn)TTL模塊發(fā)送指令，遠(yuǎn)程IO模塊通過Modbus端口A、B接收數(shù)據(jù)并解析，然后執(zhí)行指令動(dòng)作。

程序運(yùn)行現(xiàn)象：RS485轉(zhuǎn)TTL模塊，TX指示燈每隔兩秒點(diǎn)了一下，遠(yuǎn)程IO模塊輸出端口1234順序開啟，然后順序關(guān)閉。

若無硬件，則可以使用串口助手觀察命令發(fā)送情況，請(qǐng)注意勾選HEX顯示。（見下圖）

程序代碼見原貼中的附件

【外設(shè)移植】Ai-WB2+Modbus 485 RTU 遠(yuǎn)程控制。程序太過簡(jiǎn)單，未制作成庫(kù)文件，各位可直接修改使用，make相關(guān)內(nèi)容同helloworld文件一樣。

https://bbs.aithinker.com/forum.php?mod=viewthread&tid=45244&_dsign=2c20ee00

PS：感謝園長(zhǎng)、銀、狗哥、杰哥、妖哥等各位安信可技術(shù)社區(qū)的大佬熱情幫助！

審核編輯 黃宇