485通讯与MODBUS的区别与联系

最近做智能检测的项目，设备、串口之间的通讯比较多，一会儿485，一会儿modbus RTU，有点晕了，这里重新梳理一下RS485、485通讯协议、ModBus通讯协议、Modbus Rtu通讯这几个点的联系和区别。

先说RS485吧，RS485是一个工业常用的物理接口，是物理层的硬件设备(串口)。是在电脑设置上看得到的(windows系统-我的电脑-设备管理器)设备。

Modbus是一种国际标准的通讯协议，一般用于不同厂商设备之间进行数据交换，是应用层的软件协议，不能自己单独存在，必须要依赖于硬件设备作为实现平台。不同的硬件具有不同的电气特性和连接方式，比如RS232、RS485。可以把Modbus比作英语，RS232比作印度人，RS485比作美国人，印度人之间讲英语时，理解为基于RS232的modbus通信，美国人之间讲英语时，理解为基于RS485的modbus通信。

两台设备之间通过Modbus协议传输数据，需要硬件接口，于是就有了RS232\RS422\RS485等，其中RS485传输距离远，成为现在最主流的工业现场硬件接口。

Modbus按照一般维度分为Modbus Rtu、Modbus ASCII、Modbus TCP三种模式。

从接口类型维度来说，Modbus Rtu和ASCII基于串行链路，属于串行通讯口(serial port)，Mobus tcp基于TCP/IP协议，属于网络(以太网)通讯口。

协议分为硬件协议和软件协议。而通讯协议属于软件协议，它包含报头包围的格式，MODBUS是应用层的通讯协议，主要用于传送和接收文件包的格式。而RS232,RS485是物理层的串行接口，它可以支持几十种通讯协议，MODBUS只是其中的一种。

Modbus的特征：（1） 主从协议方式(master/slave)

（2） 通讯规约：初始结构-地址码-功能码-数据区-校验码-结束结构

（3） modbus协议本质是对寄存器读写，通过指定寄存器地址，来交换数据

写了一大堆概念性的东西，现在在面对实际问题，以下是供应商给出来的一句话：

大概需求是我需要通过485串口，给供应商的设备发送一个速度信号，这个速度信号的格式要求，是485格式，波特率、奇偶校验、8个数据位这些就不用再说了，了解下串口基础就知道了，一般都是N81，即“无奇偶校验、8个数据位、1个停止位”，问题的关键在于这个“485格式”。RS485做为一个标准串口通讯，是有自己的标准通信格式的。

可以看到，跟modbus是有些相似的，除了自己的格式外，也可以选择遵循Modbus通讯规约，更多的是使用modbus RTU模式通讯格式。

上图是modbus rtu的通讯规约，接下里的任务，是搞懂485通讯规约和modbus rtu通讯规约的区别，两种格式到底区别在哪里。为什么供应商选择用485格式，而不是使用的更广泛的modbus rtu？这两者之间的优缺点又分别是什么？

补充1：

所谓rs485通讯协议，属于硬件层协议。硬件层管什么呢？决定数据如何传输，比如2进制的数只有0和1，那么如果1个字节现在是'0110 0011'，现在这个字节里的0怎么传输和表达，1怎么传输和表达，比如rs232就规定了电压x伏就表示0，y伏表示1。再比如要选择多少条线来传输，选择什么材质的线来传输，这就是硬件层协议规定的事情。

同样RS485通讯协议也是个硬件层协议，实际上是关于电平、电压的约定。搞软件的不一定看得懂，特别是应用层软件。

比如这样

，再比如这样

，亦或是这样

反正我是看不懂的

但是我弄清楚了什么叫所谓的RS485通讯协议，是硬件的、关于电平、电压的，一个规约，跟应用软件没半毛钱关系。

补充2(2020.12.14)：

起始我纠结了半天，就是被串口通讯和modbus rtu搞晕了，一周之后回过头来看，就显得有点笨，但是还是硬着头皮补充完整吧。

串口通讯和Modbus rtu的有哪些区别，又有哪些共同点呢？

从概念上来说，都是串口，rtu起始就是基于串口的，所以共同点就是，rtu和串口通讯，都要设置波特率、数据位、停止位、奇偶校验等

1. // 波特率常量
2. private final static int BAUD_RATE = 9600;
3. // 广播地址
4. // private final static int broadcast_SLAVE_ADDRESS = 0;
5. // 数据位
6. private final static int DATABITS_8 = 8;
7. // 停止位
8. private final static int STOPBITS_1 = 1;
9. // 奇偶校验
10. private final static int PARITY_NONE = 0;

不同点是，串口通讯需要串口对象，而modbus需要从机地址(设备地址)，如果是广播模式就需要广播地址，一般是0。

1. // MODBUS的设备(从机)地址。 默认为254， 但由于本设备不支持254的地址，所以需要修改设备的地址为1.
2. private final static int SLAVE_ADDRESS = 1;
3. // 广播地址
4. private final static int broadcast_SLAVE_ADDRESS = 0;

下面贴一段经典的，串口程序，第一段是打开串口，第二段是往串口发送数据的

1. public static final SerialPort openPort(String portName, int baudrate) throws PortInUseException {
2. try {
3. // 通过端口名识别端口
4. CommPortIdentifier portIdentifier = CommPortIdentifier.getPortIdentifier(portName);
5. // 打开端口，并给端口名字和一个timeout（打开操作的超时时间）
6. CommPort commPort = portIdentifier.open(portName, 2000);
7. // 判断是不是串口
8. if (commPort instanceof SerialPort) {
9. SerialPort serialPort = (SerialPort) commPort;
10. try {
11. // 设置一下串口的波特率等参数
12. // 数据位：8
13. // 停止位：1
14. // 校验位：None
15. serialPort.setSerialPortParams(baudrate, SerialPortManager.DATABITS_8, SerialPortManager.STOPBITS_1,
16. SerialPortManager.PARITY_NONE);
17. } catch (UnsupportedCommOperationException e) {
18. e.printStackTrace();
19. }
20. return serialPort;
21. }
22. } catch (NoSuchPortException e1) {
23. e1.printStackTrace();
24. }
25. return null;
26. }

入参是串口名称和波特率。返回值是实体对象。

1. public static void sendToPort(SerialPort serialPort, byte[] order) {
2. OutputStream out = null;
3. try {
4. out = serialPort.getOutputStream();
5. out.write(order);
6. out.flush();
7. } catch (IOException e) {
8. e.printStackTrace();
9. } finally {
10. try {
11. if (out != null) {
12. out.close();
13. out = null;
14. }
15. } catch (IOException e) {
16. e.printStackTrace();
17. }
18. }
19. }

入参是串口对象实体，即第一段打开串口代码的返回值。用的是outPutStream，输出流。

而modbus rtu是怎么实现串口打开和发送呢，起始modbus只是基于串口，本质上还是主从机之间的通讯。

1. // 实例化ModBus工厂
2. ModbusFactory modbusFactory = new ModbusFactory();
3. ModbusMaster master = modbusFactory.createRtuMaster(serialParameters);

跟SerialPort实体类似，ModbusMaster是个主机对象，当你将其init()的时候，在modbus角度你开启了主机，其实就是打开了串口。

modbus的发送不用赘述，基本就是遵循modbus的格式，功能码、寄存器地址、寄存器数量、数据位等等。例如16功能码，代表写入多个连续保持寄存器，支持广播模式。

这是16码的格式：