MODBUS通信协议详解及串行链路结构

"电气接口-fpga数字系统设计实例（带书签版本）-MODBUS多点串行总线结构-串行链路与TCP/IP上的MODBUS标准" 在电子工程和工业自动化领域，MODBUS是一种广泛使用的通信协议，尤其在串行通信和网络通信中。MODBUS允许不同设备之间的数据交换，其基础是应用层协议，运行在OSI模型的第7层。此资源主要介绍了MODBUS在电气接口中的应用，特别是在FPGA数字系统设计中的实例。 在3.3.1章节中，讨论了MODBUS多点串行总线结构。这种结构通常包含一条主电缆（主干），可以有多个分支电缆连接不同的设备。图19描绘了这种配置，其中主干两端需要设置线路终端以确保阻抗匹配，这是通信质量的重要保障。MODBUS系统中的设备分为三类： 1. 集成了通信收发器的设备，它们通过无源接头和分支电缆连接到主干，如从站1和主站。 2. 没有集成通信收发器的设备，需要通过有源接头（包含收发器）连接，如从站2。 3. 直接以菊花链形式连接到主干电缆上的设备，如从站n。 接口的命名约定如下： - ITr：主干接口，用以连接主干电缆。 - IDv：分支接口，用于设备与无源接头之间的连接。 - AUI：附加单元接口，设备与有源接头的接口。 在某些特殊情况下，接头可以直接连接到设备的IDv或AUI插槽，无需分支电缆。此外，无源接头可以作为分配器，连接多台设备。 MODBUS标准包括两个通信规程：串行链路上的MODBUS和TCP/IP上的MODBUS。串行链路部分基于TIA/EIA标准，如232-F和485-A，而TCP/IP部分则依赖于IETF的RFC793（TCP）和RFC791（IP）。MODBUS标准被分为三个部分： 1. MODBUS协议规范：描述MODBUS事务处理。 2. MODBUS报文传输在TCP/IP上的实现指南：为开发者提供了TCP/IP上实现MODBUS应用层的指导。 3. MODBUS报文传输在串行链路上的实现指南：同样为开发者在串行链路上实现MODBUS应用层提供了帮助。 MODBUS协议自1979年以来已成为工业串行链路的事实标准，它支持客户机/服务器通信，并且随着对简单结构的持续支持，它也在互联网组织中得到了广泛应用，例如通过TCP/IP的保留端口502进行访问。 MODBUS不仅是一种通信协议，也是一种实现设备间数据交换的有效方法，尤其在FPGA数字系统设计中，可以构建出高效、可靠的电气接口解决方案。了解并掌握MODBUS的结构和实现，对于从事相关领域的工程师来说至关重要。