在在上一教程中，我們學(xué)習(xí)了有關(guān)與Arduino作為從站的Modbus RS-485串行通信的信息。在今天的后續(xù)文章中， Arduino將被用作MODBUS主站并與MODBUS從站進(jìn)行通信。此處已安裝MODBUS Slave軟件的計(jì)算機(jī)將用作MODBUS Master。因此，我們首先簡(jiǎn)要介紹一下RS-485和Modbus 。

RS-485串行通信

RS-485是異步串行通信協(xié)議，不需要時(shí)鐘。它使用一種稱為“ 差分信號(hào)”的技術(shù)將二進(jìn)制數(shù)據(jù)從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備。當(dāng)使用兩根導(dǎo)線和全雙工需要四根導(dǎo)線時(shí)，它提供半雙工通信。

將RS-485與Arduino連接

RS-485模塊可以連接到具有以下功能的任何微控制器：串行端口。為了將RS-485模塊與微控制器一起使用，需要一個(gè)基于Maxim MAX485 IC 的名為 5V MAX485 TTL到RS485的模塊，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)1200米長(zhǎng)距離的串行通信。它是雙向半雙工的，數(shù)據(jù)傳輸速率為2.5 Mbps。該模塊需要5V的電壓。

RS-485的插針輸出：

《表邊框=“ 1” cellpadding =“ 0” cellspacing =“ 0”》 引腳名稱 使用 VCC 5V A 同相接收器輸入同相驅(qū)動(dòng)器輸出 B 反相接收器輸入反相驅(qū)動(dòng)器輸出 GND GND（0V） R0 接收器輸出（RX引腳） RE 接收器輸出（低啟用） DE 驅(qū)動(dòng)器輸出（高啟用） DI 驅(qū)動(dòng)程序輸入（TX引腳）

USB轉(zhuǎn)RS-485轉(zhuǎn)換器模塊：

這是USB到支持WIN7，XP，Vista，Linux，Mac OS的RS485轉(zhuǎn)換器適配器模塊，并通過(guò)使用計(jì)算機(jī)中的COM端口提供易于使用的RS485接口。 即插即用設(shè)備。沒(méi)有命令結(jié)構(gòu)，發(fā)送到虛擬COM端口的任何內(nèi)容都會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為RS485，反之亦然。該模塊完全由USB總線自供電。 因此，無(wú)需外部電源即可操作。

它顯示為串行/COM端口，并且可從應(yīng)用程序或超級(jí)終端訪問(wèn)。此轉(zhuǎn)換器提供半雙工RS-485通信。波特率范圍為75 bps至115200 bps，最大速率為6 Mbps。

要使用此設(shè)備，互聯(lián)網(wǎng)上提供了各種Modbus軟件。在本教程中，使用了名為 Witte Software的Modbus Slave軟件的軟件。可以從網(wǎng)站www.modbustools.com下載該軟件。

Modbus從站軟件

Modbus從站應(yīng)用程序接收值使用串行通訊端口從任何Modbus主設(shè)備上進(jìn)行連接。它是一個(gè)數(shù)據(jù)通信測(cè)試軟件。在使用該軟件之前，必須了解以下內(nèi)容。有關(guān)更多信息，請(qǐng)參閱軟件手冊(cè)。

從站ID：

網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)從站都分配有一個(gè)唯一的單元地址，范圍為1到127。 masterrequests數(shù)據(jù)，它發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)是從設(shè)備地址。這樣，每個(gè)從站都會(huì)在第一個(gè)字節(jié)之后知道是否忽略該消息。

Modbus寄存器：

離散輸出線圈：它是一個(gè)1位寄存器，用于控制離散輸出，并且可以讀取或?qū)懭?。它們的寄存器?hào)為（1到9999）。

離散輸入：這是一個(gè)1位寄存器，用作輸入，只能讀取。它們的寄存器號(hào)為（10001到19999）。

輸入寄存器：這是一個(gè)用于輸入的16位寄存器，只能讀取。它們的寄存器號(hào)為（30001到39999）。

保持寄存器：這是一個(gè)16位寄存器，可以讀取或?qū)懭?。它們的注?cè)號(hào)為（40001到49999）。

Modbus功能代碼：

《表邊框=“ 1” cellpadding =“ 0” summary = “此表顯示了功能代碼，其動(dòng)作

及其影響的表“》

功能代碼 動(dòng)作 表名稱 04（04hex） 讀取 模擬輸入寄存器 03（03hex） 讀取 模擬輸出保存寄存器 06（06hex） 寫(xiě)入單個(gè) 模擬輸出保持寄存器 16（10hex） 寫(xiě)入多個(gè) 模擬輸出保持注冊(cè)

支持的線圈功能代碼：

及其影響的表”》

功能代碼操作表名

02（02hex ）閱讀Di特殊的輸入觸點(diǎn)

01（01hex）Read離散輸出線圈

05（05hex）寫(xiě)單個(gè)離散輸出線圈

15（0Fhex）寫(xiě)多個(gè)離散輸出線圈

CRC：

CRC代表循環(huán)冗余校驗(yàn)。在每個(gè)Modbus消息的末尾添加了兩個(gè)字節(jié)，用于錯(cuò)誤檢測(cè)。

所需的組件

硬件

Arduino UNO

MAX-485 TTL轉(zhuǎn)RS-485轉(zhuǎn)換器模塊

USB轉(zhuǎn)RS-485轉(zhuǎn)換器模塊

按鈕（2）

10k電阻器（2）

16x2 LCD顯示屏

10k電位器

軟件

Modbus從站

電路圖

MAX-485 TTL至RS-485轉(zhuǎn)換器模塊與Arduino之間的電路連接UNO：

Arduino UNO MAX-485 TTL轉(zhuǎn)RS-485轉(zhuǎn)換器模塊

0（RX）RO

1（TX）DI

3DE

2RE

+ 5VVCC

GNDGND

MAX-485 TTL至RS-485模塊與USB至RS-485轉(zhuǎn)換器之間的電路連接：

MAX-485 TTL到RS-485

轉(zhuǎn)換器模塊USB轉(zhuǎn)RS-485模塊

已與PC連接

AA

BB

Arduino UNO和16x2 LCD顯示器之間的電路連接：

《表border =“ 1” cellpadding =“ 0” cellspacing =“ 0”》

16x2 LCD

Arduino UNO

VSS

GND

VDD

+ 5V

V0

至電位計(jì)中心引腳，用于LCD對(duì)比度控制

RS

8

RW

GND

E

9

D4

10

D5

11

D6

12

D7

13

A

+ 5V

K

GND

兩個(gè)具有下拉電阻10k的按鈕也連接到Arduino的引腳4和5。 10K電位器用于向Arduino引腳A0提供模擬輸入值。

電路連接后，完整的設(shè)置如下所示。

將Arduino Uno編程為MODBUS Master

在本教程中，Arduino Uno通過(guò)使用來(lái)配置為Modbus Master Master Modbus Arduino編碼g在Modbus Master庫(kù)的幫助下。這里Arduino Uno有兩個(gè)按鈕和一個(gè)電位計(jì)，可將值從Modbus Master Arduino發(fā)送到Modbus Slave軟件。

要在Arduino UNO中使用Modbus，需要一個(gè)庫(kù) 被使用。該庫(kù)用于通過(guò)RTU協(xié)議與RS-485 Modbus主站或從站進(jìn)行通信。下載Modbus主站，并按照素描-》包含庫(kù)-》添加.zip庫(kù)在草圖中添加該庫(kù)。

完整的程序，并附有詳細(xì)的視頻。在這里，我們解釋了以下主要步驟。

首先，包括ModbusMaster和液晶庫(kù)：

#include

#include

接下來(lái)定義連接在MAX485 TTL到RS-485轉(zhuǎn)換器模塊和Arduino UNO之間的引腳名稱。

#define MAX485_DE 3

#define MAX485_RE_NEG 2

初始化類的節(jié)點(diǎn)對(duì)象 ModbusMaster 。

ModbusMaster node;

然后編寫(xiě)兩個(gè)函數(shù) preTrasnmission（）和 postTrasmission（）用于使Max485 TTL到RS-485轉(zhuǎn)換器模塊的RE和DE引腳高或低以發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。

void preTransmission（）

{

digitalWrite（MAX485_RE_NEG， 1）;

digitalWrite（MAX485_DE， 1）;

}

void postTransmission（）

{

digitalWrite（MAX485_RE_NEG， 0）;

digitalWrite（MAX485_DE， 0）;

}

下一步，在 void設(shè)置（）中，將LCD設(shè)置為16x2模式，并顯示并清除歡迎消息。

lcd.begin（16，2）;

lcd.print（“CIRCUIT DIGEST”）;

delay（3000）;

lcd.clear（）;

lcd.print（“Arduino”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“Modbus Master”）;

delay（3000）;

lcd.clear（）;

然后將RE和DE引腳設(shè)置為OUTPUT引腳，將引腳4和5設(shè)置為INPUT引腳（按鈕）。

pinMode（MAX485_RE_NEG， OUTPUT）;

pinMode（MAX485_DE， OUTPUT）;

pinMode（4，INPUT）;

pinMode（5，INPUT）;

最初，將MAX-485 TTL到RS-485轉(zhuǎn)換器模塊的DE和RE引腳設(shè)置為L(zhǎng)OW

digitalWrite（MAX485_RE_NEG， 0）;

digitalWrite（MAX485_DE， 0）;

將波特率設(shè)置為115200，并用從站ID 1通知Modbus主站。

Serial.begin（115200）;

node.begin（1， Serial）;

之后，使用回調(diào)語(yǔ)句，以便RS-485收發(fā)器已正確配置。

node.preTransmission（preTransmission）;

node.postTransmission（postTransmission）;

現(xiàn)在位于 void loop（）

首先從與電位計(jì)連接的A0引腳讀取模擬值。

float value = analogRead（A0）;

然后，使用以下語(yǔ)句將（0到1023）的ADC值寫(xiě)入0x40000寄存器，以將其發(fā)送到Modbus從站。

node.writeSingleRegister（0x40000，value）;

然后該值也顯示在16x2 LCD顯示屏上

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“POT Val ：”）;

lcd.print（value）;

接下來(lái)，兩個(gè)按鈕的狀態(tài)為

int a= digitalRead（4）;

int b= digitalRead（5）;

，并且取決于th的狀態(tài)e按鈕，將按鈕1的值0x40001和按鈕2的值0x40002寫(xiě)入Modbus從站，并顯示在LCD顯示屏上。

if （a == 1）

{

node.writeSingleRegister（0x40001，1）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“S1： 1”）;

}

else

{

node.writeSingleRegister（0x40001，0）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“S1： 0”）;

}

if （b == 1）

{

node.writeSingleRegister（0x40002，1）;

lcd.setCursor（8，1）;

lcd.print（“S2： 1”）;

}

else

{

node.writeSingleRegister（0x40002，0）;

lcd.setCursor（8，1）;

lcd.print（“S2： 0”）;

}

將Arduino UNO測(cè)試為RS485 MODBUS主設(shè)備

在電路連接完成并將代碼上傳到Arduino Uno之后，現(xiàn)在是時(shí)候?qū)SB連接到RS-485模塊了

注意：打開(kāi)設(shè)備管理器，并根據(jù)連接了USB到RS-485模塊的PC并檢查COM端口。然后打開(kāi)Modbus Slave軟件。

1。Modbus Slave Tool出現(xiàn)如下，指示 No Connection。

2。下一步打開(kāi) Connection-》 Connect ，它顯示如下。

3。由于該軟件是試用版，因此會(huì)顯示以下對(duì)話框，因此請(qǐng)點(diǎn)擊稍后注冊(cè)

4。此試用版軟件打開(kāi)后僅運(yùn)行10分鐘。

5。連接細(xì)節(jié)如下所示。將連接設(shè)置為串行端口，并將串行設(shè)置設(shè)置為連接USB到RS-485模塊的COM端口。然后將波特率設(shè)置為115200 （就像我在Arduino代碼中使用的一樣），將數(shù)據(jù)位設(shè)置為8 ，無(wú)奇偶校驗(yàn)， 1停止位和“模式”作為RTU，然后單擊“確定”。

6。請(qǐng)注意，無(wú)連接消失，現(xiàn)在打開(kāi)設(shè)置-》從站 定義。

7。現(xiàn)在，將從站ID 輸入為1，將功能輸入為03 保留寄存器和地址0 ，然后單擊確定。/p》

8。之后，確認(rèn)ID為1，F(xiàn)為03。在本教程中，將使用前三個(gè)寄存器（0電位ADC值，1-按鈕值，2-按鈕值）。

9?，F(xiàn)在，當(dāng)按下按鈕2時(shí)。注意第三行中的值1。由于未按下按鈕1，它在第二行中保持為0，在第一行中顯示了一些底池值。

10。按下按鈕1時(shí)。注意第二行中的值1。并且由于沒(méi)有按下按鈕2，因此它在第三行中保持為0，在第一行中顯示了一些底池值。

11?，F(xiàn)在，當(dāng)同時(shí)按下兩個(gè)按鈕時(shí)，第二行和第三行中都有值1，并記下電位計(jì)值。

12。當(dāng)電位計(jì)變化時(shí)，行1在Modbus從站軟件中也會(huì)變化。

這是 RS-485 Modbus可以與Arduino UNO作為主機(jī)進(jìn)行串行通訊。請(qǐng)查看上一教程，以了解Arduino Uno在MODBUS通訊中作為從機(jī)。

查找完整的代碼并下面的演示視頻

》代碼

#include //使用ModbusMaster的庫(kù)

#include //使用LCD顯示屏的庫(kù)

#define MAX485_DE 3

#define MAX485_RE_NEG 2

ModbusMaster節(jié)點(diǎn)；//ModbusMaster類的對(duì)象節(jié)點(diǎn)

LiquidCrystal lcd（8，9，10，11，12，13）;//帶有LCD引腳（RS，E，D4，D5，D6，D7）并與Arduino UNO連接的液晶類液晶顯示器的對(duì)象LCD。

void preTransmission（）//用于設(shè)置引腳DE的stste的函數(shù)RS-485

{

digitalWrite（MAX485_RE_NEG，1）的＆RE

digitalWrite（MAX485_DE，1）;

}

無(wú)效postTransmission（）

{

digitalWrite（MAX485_RE_NEG，0）;

digitalWrite（MAX485_DE，0）;

}

void setup（）

{

lcd.begin（16，2）;

lcd.print（“ CIRCUIT DIGEST”）;

delay（3000） ;

lcd.clear（）;

lcd.print（“ Arduino”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“ Modbus Master”）;

delay（3000）;

lcd.clear（）;

pinMode（MAX485_RE_NEG，OUTPUT）;

pinMode（MAX485_DE，OUTPUT）;

pinMode（4，INPUT）;

pinMode（5，INPUT）;

digitalWrite（MAX485_RE_NEG，0）;

digitalWrite（MAX485_DE，0）;

Serial.begin（115200）;//波特率為115200

node.begin（1，Serial）;//從站ID為1

node.preTransmission（preTransmission）;//正確配置RS-485收發(fā)器的回調(diào)

node.postTransmission（postTransmission）;

}

void loop（）

{

float值= AnalogRead（A0）;

node.writeSingleRegister（0x40000，值）;//將值寫(xiě)入保存寄存器的0x40000

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“ POT Val：”）;

lcd.print（value）;

int a = digitalRead（4）;//讀取按鈕的狀態(tài)

int b = digitalRead（5）;

if（a == 1）

{

node.writeSingleRegister（0x40001，1）;//將1寫(xiě)入0x40001保持寄存器

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“ S1：1”）;

}

else

{

節(jié)點(diǎn).writeSingleRegister（0x40001，0）;//將0到0x40001寫(xiě)入保持寄存器

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“ S1：0”）;

}

if（b == 1）

{

node.writeSingleRegister（0x40002，1）;//寫(xiě)入1到0x40002的保持寄存器

lcd.setCursor（8，1）;

lcd.print（“ S2：1”）;

}

else

{

節(jié)點(diǎn).writeSingleRegister（0x40002，0）;//將0到0x40002寫(xiě)入保持寄存器

lcd.setCursor（8，1）;

lcd.print（“ S2：0”）;

}

}

責(zé)任編輯：wv