RS485通信

串口通信

串口通信是全双工通信

需要定义好帧格式和波特率

一帧串口数据：

低电平作为起始位，高电平作为停止位，这是常见的帧格式

波特率常见的为：9600、19200、115200

9600：代表一秒内串口输出9600个高低电平

采用TTL逻辑（Transistor-transistor logic 晶体管-晶体管逻辑）

输出高电平最小2.4V，输出低电平最大0.4V

一般认为串口通信的高电平为5V，低电平为0V

抗干扰能力弱

常用于：开发板的两个芯片之间，芯片和电脑的通讯，距离不超过1m

RS232

Recommended Standard

还是全双工通信

一般常用的就只有三个接口

单片机进行RS232通信：通过添加一个电平转换芯片MAX232

将TTL电平转换为232电平，5V转换为12V，0V转换为-12V

转换后的

增强了抗干扰能力，通信距离可达到15m，速率为20K（19200波特率）

RS485

就是在串口通信的基础上添加一个485转换芯片

485转换芯片：将收到的串口信号转换为差分信号

采用的半双工通信，同一时间只能接收数据或者发送数据

差分信号只需要两跟线，不需要地线

当信号A小于信号B时，代表逻辑0

当信号A大于信号B时，代表逻辑1

最大特点：抗干扰能力强

RS485通信使用的时两根信号线的插值来表示逻辑0和逻辑1

两根信号线采用双绞线的方式连接在一起，这样即使受到干扰，也是两根线同时受到干扰

传输距离最远可达1200米，频率可达50M

对比

Modbus协议

主机请求报文

地址码功能码寄存器起始地址寄存器个数 CRC校验

8bit 8bit 16bit 16bit 16bit

例子：

主机发送Tx：01 03 00 00 00 02 C4 0B

从机应答报文

地址码功能码字节数数据1 数据2 CRC校验

8bit 8bit 寄存器*2 16bit 16bit 16bit

例子：

从机应答RX：01 03 04 00 14 00 28 BA 29

功能码

功能码	核心功能	常用场景
01	读线圈状态（开关量）	读继电器、开关状态
02	读离散输入状态	读按钮、传感器输入
03	读保持寄存器（数值）	读电压、温度等数值（你示例用的）
04	读输入寄存器	读外部设备采集的数值
05	写单个线圈	控制单个继电器通断
06	写单个保持寄存器	设定单个参数（如阈值）
15	写多个线圈	批量控制继电器
16	写多个保持寄存器	批量设定参数

CRC

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uint16_t modbus_crc16(const uint8_t *data, uint16_t length) {
    uint16_t crc = 0xFFFF;
    for (uint16_t i = 0; i < length; i++) {
        crc ^= (uint16_t)data[i]; // 异或当前字节
        for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) { // 处理每个位
            if (crc & 1) {
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001; // Modbus CRC多项式
            } else {
                crc >>= 1;
            }
        }
    }
    return crc;
}

把数据当成二进制数，用约定的多项式做 “模 2 除法”，得到的余数就是校验码。

crc = 0xFFFF; 设置的初始都为1

crc ^= (uint16_t)data[i]; 异或数据，相同为0，不同为1

为什么用异或呢？因为能清楚的知道哪个数据发生错误只要数据错 1 位，我必须能发现！

if (crc & 1) { 最后一位是1？够不够除？ crc »= 1; 先移位（挪一位） crc ^= 0xA001; 够除！减去“除数”（异或多项式） } else { crc »= 1; 不够除！只移位，不减 }

1. 为什么不用加法（+）

不同数据可能算出相同结果，错误会被掩盖，还会进位溢出。

例子：

原始：1+2+3 = 6

出错：1+4+1 = 6

结果一样，但数据已经错了，校验失效。

1. 为什么不用减法（-）

会出现负数，不符合数据校验逻辑，也不稳定。

例子：

2-3-5 = -6

负数不适合作为校验值。

1. 为什么不用乘法（×）

数值会急剧变大，很容易溢出，程序直接出错。

例子：

2×3×100×200 = 120000

远超单片机 16 位范围，结果失真。

1. 为什么不用除法（/）

运算慢，会产生余数，无法固定校验格式。

例子：

7÷2=3 余 1

余数不好处理，不适合通信校验。

1. 为什么用异或（^）
- 一位出错，结果完全不同，检错强
- 不进位、不溢出，运算快
- 是 CRC 校验的标准运算

我们做除法 123 ÷ 5：

先看第一位 1

1 比 5 小 → 不够除
再看前两位 12

12 比 5 大 → 够除

对应到 CRC 代码里：

最后一位 = 0 → 太小了 → 不够除

最后一位 = 1→ 够大了 → 够除