怎样将Arduino用作MODBUS主站并与MODBUS从站进行通信

在在上一教程中，我们学习了有关与Arduino作为从站的Modbus RS-485串行通信的信息。在今天的后续文章中， Arduino将被用作MODBUS主站并与MODBUS从站进行通信。此处已安装MODBUS Slave软件的计算机将用作MODBUS Master。因此，我们首先简要介绍一下RS-485和Modbus 。

RS-485串行通信

RS-485是异步串行通信协议，不需要时钟。它使用一种称为“ 差分信号”的技术将二进制数据从一个设备传输到另一个设备。当使用两根导线和全双工需要四根导线时，它提供半双工通信。

将RS-485与Arduino连接

RS-485模块可以连接到具有以下功能的任何微控制器：串行端口。为了将RS-485模块与微控制器一起使用，需要一个基于Maxim MAX485 IC 的名为 5V MAX485 TTL到RS485的模块，因为它可以实现1200米长距离的串行通信。它是双向半双工的，数据传输速率为2.5 Mbps。该模块需要5V的电压。

RS-485的插针输出：

《表边框=“ 1” cellpadding =“ 0” cellspacing =“ 0”》 引脚名称 使用 VCC 5V A 同相接收器输入同相驱动器输出 B 反相接收器输入反相驱动器输出 GND GND（0V） R0 接收器输出（RX引脚） RE 接收器输出（低启用） DE 驱动器输出（高启用） DI 驱动程序输入（TX引脚）

USB转RS-485转换器模块：

这是USB到支持WIN7，XP，Vista，Linux，Mac OS的RS485转换器适配器模块，并通过使用计算机中的COM端口提供易于使用的RS485接口。 即插即用设备。没有命令结构，发送到虚拟COM端口的任何内容都会自动转换为RS485，反之亦然。该模块完全由USB总线自供电。 因此，无需外部电源即可操作。

它显示为串行/COM端口，并且可从应用程序或超级终端访问。此转换器提供半双工RS-485通信。波特率范围为75 bps至115200 bps，最大速率为6 Mbps。

要使用此设备，互联网上提供了各种Modbus软件。在本教程中，使用了名为 Witte Software的Modbus Slave软件的软件。可以从网站www.modbustools.com下载该软件。

Modbus从站软件

Modbus从站应用程序接收值使用串行通讯端口从任何Modbus主设备上进行连接。它是一个数据通信测试软件。在使用该软件之前，必须了解以下内容。有关更多信息，请参阅软件手册。

从站ID：

网络中的每个从站都分配有一个唯一的单元地址，范围为1到127。 masterrequests数据，它发送的第一个字节是从设备地址。这样，每个从站都会在第一个字节之后知道是否忽略该消息。

Modbus寄存器：

离散输出线圈：它是一个1位寄存器，用于控制离散输出，并且可以读取或写入。它们的寄存器号为（1到9999）。

离散输入：这是一个1位寄存器，用作输入，只能读取。它们的寄存器号为（10001到19999）。

输入寄存器：这是一个用于输入的16位寄存器，只能读取。它们的寄存器号为（30001到39999）。

保持寄存器：这是一个16位寄存器，可以读取或写入。它们的注册号为（40001到49999）。

Modbus功能代码：

《表边框=“ 1” cellpadding =“ 0” summary = “此表显示了功能代码，其动作

及其影响的表“》

功能代码 动作 表名称 04（04hex） 读取 模拟输入寄存器 03（03hex） 读取 模拟输出保存寄存器 06（06hex） 写入单个 模拟输出保持寄存器 16（10hex） 写入多个 模拟输出保持注册

支持的线圈功能代码：

及其影响的表”》

功能代码操作表名

02（02hex ）阅读Di特殊的输入触点

01（01hex）Read离散输出线圈

05（05hex）写单个离散输出线圈

15（0Fhex）写多个离散输出线圈

CRC：

CRC代表循环冗余校验。在每个Modbus消息的末尾添加了两个字节，用于错误检测。

所需的组件

硬件

Arduino UNO

MAX-485 TTL转RS-485转换器模块

USB转RS-485转换器模块

按钮（2）

10k电阻器（2）

16x2 LCD显示屏

10k电位器

软件

Modbus从站

电路图

MAX-485 TTL至RS-485转换器模块与Arduino之间的电路连接UNO：

Arduino UNO MAX-485 TTL转RS-485转换器模块

0（RX）RO

1（TX）DI

3DE

2RE

+ 5VVCC

GNDGND

MAX-485 TTL至RS-485模块与USB至RS-485转换器之间的电路连接：

MAX-485 TTL到RS-485

转换器模块USB转RS-485模块

已与PC连接

AA

BB

Arduino UNO和16x2 LCD显示器之间的电路连接：

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

16x2 LCD

Arduino UNO

VSS

GND

VDD

+ 5V

V0

至电位计中心引脚，用于LCD对比度控制

RS

8

RW

GND

E

9

D4

10

D5

11

D6

12

D7

13

A

+ 5V

K

GND

两个具有下拉电阻10k的按钮也连接到Arduino的引脚4和5。 10K电位器用于向Arduino引脚A0提供模拟输入值。

电路连接后，完整的设置如下所示。

将Arduino Uno编程为MODBUS Master

在本教程中，Arduino Uno通过使用来配置为Modbus Master Master Modbus Arduino编码g在Modbus Master库的帮助下。这里Arduino Uno有两个按钮和一个电位计，可将值从Modbus Master Arduino发送到Modbus Slave软件。

要在Arduino UNO中使用Modbus，需要一个库 被使用。该库用于通过RTU协议与RS-485 Modbus主站或从站进行通信。下载Modbus主站，并按照素描-》包含库-》添加.zip库在草图中添加该库。

完整的程序，并附有详细的视频。在这里，我们解释了以下主要步骤。

首先，包括ModbusMaster和液晶库：

#include

#include

接下来定义连接在MAX485 TTL到RS-485转换器模块和Arduino UNO之间的引脚名称。

#define MAX485_DE 3

#define MAX485_RE_NEG 2

初始化类的节点对象 ModbusMaster 。

ModbusMaster node;

然后编写两个函数 preTrasnmission（）和 postTrasmission（）用于使Max485 TTL到RS-485转换器模块的RE和DE引脚高或低以发送或接收数据。

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设置（）中，将LCD设置为16x2模式，并显示并清除欢迎消息。

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（）;

然后将RE和DE引脚设置为OUTPUT引脚，将引脚4和5设置为INPUT引脚（按钮）。

pinMode（MAX485_RE_NEG， OUTPUT）;

pinMode（MAX485_DE， OUTPUT）;

pinMode（4，INPUT）;

pinMode（5，INPUT）;

最初，将MAX-485 TTL到RS-485转换器模块的DE和RE引脚设置为LOW

digitalWrite（MAX485_RE_NEG， 0）;

digitalWrite（MAX485_DE， 0）;

将波特率设置为115200，并用从站ID 1通知Modbus主站。

Serial.begin（115200）;

node.begin（1， Serial）;

之后，使用回调语句，以便RS-485收发器已正确配置。

node.preTransmission（preTransmission）;

node.postTransmission（postTransmission）;

现在位于 void loop（）

首先从与电位计连接的A0引脚读取模拟值。

float value = analogRead（A0）;

然后，使用以下语句将（0到1023）的ADC值写入0x40000寄存器，以将其发送到Modbus从站。

node.writeSingleRegister（0x40000，value）;

然后该值也显示在16x2 LCD显示屏上

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“POT Val ：”）;

lcd.print（value）;

接下来，两个按钮的状态为

int a= digitalRead（4）;

int b= digitalRead（5）;

，并且取决于th的状态e按钮，将按钮1的值0x40001和按钮2的值0x40002写入Modbus从站，并显示在LCD显示屏上。

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”）;

}

将Arduino UNO测试为RS485 MODBUS主设备

在电路连接完成并将代码上传到Arduino Uno之后，现在是时候将USB连接到RS-485模块了

注意：打开设备管理器，并根据连接了USB到RS-485模块的PC并检查COM端口。然后打开Modbus Slave软件。

1。Modbus Slave Tool出现如下，指示 No Connection。

2。下一步打开 Connection-》 Connect ，它显示如下。

3。由于该软件是试用版，因此会显示以下对话框，因此请点击稍后注册

4。此试用版软件打开后仅运行10分钟。

5。连接细节如下所示。将连接设置为串行端口，并将串行设置设置为连接USB到RS-485模块的COM端口。然后将波特率设置为115200 （就像我在Arduino代码中使用的一样），将数据位设置为8 ，无奇偶校验， 1停止位和“模式”作为RTU，然后单击“确定”。

6。请注意，无连接消失，现在打开设置-》从站 定义。

7。现在，将从站ID 输入为1，将功能输入为03 保留寄存器和地址0 ，然后单击确定。/p》

8。之后，确认ID为1，F为03。在本教程中，将使用前三个寄存器（0电位ADC值，1-按钮值，2-按钮值）。

9。现在，当按下按钮2时。注意第三行中的值1。由于未按下按钮1，它在第二行中保持为0，在第一行中显示了一些底池值。

10。按下按钮1时。注意第二行中的值1。并且由于没有按下按钮2，因此它在第三行中保持为0，在第一行中显示了一些底池值。

11。现在，当同时按下两个按钮时，第二行和第三行中都有值1，并记下电位计值。

12。当电位计变化时，行1在Modbus从站软件中也会变化。

这是 RS-485 Modbus可以与Arduino UNO作为主机进行串行通讯。请查看上一教程，以了解Arduino Uno在MODBUS通讯中作为从机。

查找完整的代码并下面的演示视频

》代码

#include //使用ModbusMaster的库

#include //使用LCD显示屏的库

#define MAX485_DE 3

#define MAX485_RE_NEG 2

ModbusMaster节点；//ModbusMaster类的对象节点

LiquidCrystal lcd（8，9，10，11，12，13）;//带有LCD引脚（RS，E，D4，D5，D6，D7）并与Arduino UNO连接的液晶类液晶显示器的对象LCD。

void preTransmission（）//用于设置引脚DE的stste的函数RS-485

{

digitalWrite（MAX485_RE_NEG，1）的＆RE

digitalWrite（MAX485_DE，1）;

}

无效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）;//波特率为115200

node.begin（1，Serial）;//从站ID为1

node.preTransmission（preTransmission）;//正确配置RS-485收发器的回调

node.postTransmission（postTransmission）;

}

void loop（）

{

float值= AnalogRead（A0）;

node.writeSingleRegister（0x40000，值）;//将值写入保存寄存器的0x40000

lcd.setCursor（0，0）;

lcd.print（“ POT Val：”）;

lcd.print（value）;

int a = digitalRead（4）;//读取按钮的状态

int b = digitalRead（5）;

if（a == 1）

{

node.writeSingleRegister（0x40001，1）;//将1写入0x40001保持寄存器

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“ S1：1”）;

}

else

{

节点.writeSingleRegister（0x40001，0）;//将0到0x40001写入保持寄存器

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“ S1：0”）;

}

if（b == 1）

{

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

lcd.setCursor（8，1）;

lcd.print（“ S2：1”）;

}

else

{

节点.writeSingleRegister（0x40002，0）;//将0到0x40002写入保持寄存器

lcd.setCursor（8，1）;

lcd.print（“ S2：0”）;

}

}

责任编辑：wv