Modbus和RS-485：你不知道的关键细节

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文 | 无际（微信:2777492857）
全文约2253字，阅读大约需要 10 分钟
之前有人问了一个让人哭笑不得的问题：Modbus和RS-485有什么区别？正好以前做电源PDU项目时，用过485和Modbus，今天写篇文章来全面解析一下。一.ModbusModbus是一种应用于工业自动化领域的主从通信协议，可以理解为设备之间的聊天规则。举个栗子：假设工厂里有几个传感器（比如温度计、湿度计）和一个控制中心，它们要互相传递数据。但它们不能瞎发消息，否则会乱套，这时候，Modbus就是一套规定好的“对话模板”。控制中心（主设备）像一个老板，只能他先开口，比如：“1号温度计，现在温度多少？”传感器（从设备）像员工，必须按模板回复：“老板，当前25℃。”这就是Modbus的核心规则：一问一答，简单粗暴。它能火到现在，就是因为足够简单：1.不挑硬件：可以用网线、无线、485总线等各种方式传数据。2.指令少：只有“读数据”“写数据”几种基本操作，比如“读温度计数值”；3.适应性强：从老式工厂设备到智能设备都能兼容。所以你记住：Modbus就是让设备用最简单的方式听懂彼此的话，别整幺蛾子。下面用快递拆包裹来比喻Modbus的报文结构，希望大家能更好理解些。Modbus报文模板 = 「快递包裹单 + 包裹内容」你的指令（比如读数据/写数据）像快递单，数据像装在包裹里的货。无论主设备（发件人）还是从设备（收件人），都要按以下格式填包裹：

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下面通过Modbus这个协议(聊天规则)，模拟设备之间"对话"案例。主设备（老板）问：01 03 00 00 00 02 C4 0B翻译成人话:01：呼叫1号设备03：我要“读保持寄存器”00 00：从寄存器地址0开始读00 02：读2个寄存器C4 0B：校验码（确保传输数据没错）1号从设备答：01 03 04 00 25 00 3A A1 C2翻译成人话:01：我是1号设备03：执行了“读保持寄存器”04：返回了4字节数据（2个寄存器×2字节）00 25：第一个寄存器的值（十进制的37，比如温度37℃）00 3A：第二个寄存器的值（十进制的58，比如湿度58%）A1 C2：校验码看起来是不是很头痛？如果没有做过通讯类的产品，有这种感觉很正常的，等你用程序解析一次就知道其实很简单。工业设备可能用网线、485总线、无线等传数据，但Modbus只管内容格式标准化，不操心传输方式（就像快递不管用货车还是飞机运包裹，单子格式必须统一)。搞懂结构后，哪怕设备在地下室用30年前的老协议，你也能用单片机按模板发指令，稳稳拿到数据。二.RS485回顾上面说的，假设Modbus是快递包裹，而RS485就是这个包裹的运输方式，或者说如果Modbus是聊天内容规范，RS485就是保证聊天能进行的电话线。RS485是让一堆设备（比如传感器、控制器）能在嘈杂环境+远距离下，能用两根线互相聊天的物理传输媒介，还支持多设备接在同一根线上的通信方式。为什么工业设备爱用RS485来传输数据？1.抗干扰强：双绞线构造（像麻花状网线），用两股线（A/B线）传输信号，靠电压差判断数据（比如A比B高是“1”，反之是“0”），能抵御工厂设备的电磁干扰。2.传输距离长：标准1200米传输距离，去年给某港口做的货柜监控系统就用的这个。3.组网灵活：最多可以接127个从机，特别适合PLC控制多个电机的场景。有些隐藏坑，早年我调试设备时踩过：当波特率设为115200时，传输距离缩水到50米都不到，后来查到手册才明白传输速度和距离的黄金比例：9600bps →1200米  
115200bps→90米  
76800bps→200米RS-485是物理层，Modbus是协议层。

特征	RS-485	Modbus
信号类型	差分电压信号	结构化数据报文
传输介质	双绞线/屏蔽线	可运行在TCP/IP上
校验机制	无（依赖硬件平衡）	CRC/LRC冗余校验
典型故障	电磁干扰导致波形畸变	地址冲突引发数据覆盖
调试工具	示波器观测差分电平	串口调试助手解析报文
行业标准	TIA/EIA-485-A	IEC 61158

RS485和Modbus其实是独立的，你也可以认为它们是两个东西，可以配合使用，也可以互不相干，RS485上面可以跑Modbus协议，也可以跑我们自定义的通讯协议，Modbus可以通过RS485这种物理层传输，也可以通过以太网之类的硬件媒介传输。三.RS485+ModbusRS485+Modbus这种搭配在工业领域非常常用，这对CP虽然默契，但想把通讯调试稳定也要注意几点：1.地址分配要合理就像酒店房号不能重复，建议用金字塔式分配法：PLC主机→地址0  
一楼设备：1-15  
二楼设备：16-30如果设备比较少，应用场景比较单一，直接用1.2.3.4....这样的顺序也可以，之前我做PDU设备，1台主机带24台从机，就是这样分配的。2.帧间隔要留白：设备反应要时间，就像连珠炮问话人也来不及回答，所以写程序时，我们会用定时器控制3.5个字符时间的帧间隔。3.防丢包软件方案如果设备在10ms通讯间隔下，软件上一定要做好防丢包处理，特别是数据量比较大的情况，比如无际单片机项目6的OTA升级功能，从服务器下载程序数据，我们采用的是队列+状态机解析架构，只要网络稳定的情况下，20W字节基本0丢包，以下是简易模型。

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四.方案选型虽然RS485和Modbus是很好的搭配方案，但也看应用场景，下面给出几个搭配建议。

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end

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