RS-485 与 Modbus
一、概述
RS-485 是差分、异步、半双工的物理层标准，支持多点（32 个节点以上）和远距离（1200m）通信，是工业总线的基础。Modbus 是运行在 RS-485（或其他串行）上的应用层协议，定义了主从设备如何读写寄存器的报文格式。
一句话核心：RS-485 解决"电气上怎么传"（差分多机），Modbus 解决"数据怎么组织"（主从轮询 + 寄存器读写 + CRC 校验）。两者结合是工业控制最常用的通信方案。
二者是"物理层 + 应用层"的配套关系（不是并列的两个独立协议，如同"TCP + HTTP"）：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ 应用层：Modbus 协议 │
│ · 主从轮询（Master/Slave） │
│ · 寄存器读写（线圈/输入/保持/输入寄存器） │
│ · 帧格式 + 功能码 + CRC16 │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 物理层：RS-485 │
│ · 差分双线传输（A/B） │
│ · 半双工，收发切换（DE/RE） │
│ · 多点挂接（32+ 节点）、远距离（1200m） │
├─────────────────────────────────────────────────┤
│ 电气层：差分电压 ±200mV 判定 0/1、终端/偏置电阻 │
└─────────────────────────────────────────────────┘理解要点：RS-485 本身只负责"把一帧字节流在电线上可靠地传来传去"，不规定数据格式；而 Modbus 负责"这帧字节流怎么组织、怎么解读"。两者常配套使用——RS-485 提供传输，Modbus 提供语义，脱离 RS-485 的 Modbus 还能跑在串口/TCP 上，脱离 Modbus 的 RS-485 就只是一根"能多机通信的串口线"。
二、RS-485 物理层
2.1 差分传输
RS-485 用两根差分线（A/B 或 D+/D-），通过两线电压差表示逻辑：
| 状态 | 电压差（B−A） | 逻辑 |
|---|---|---|
| 差分高 | V_B − V_A ≥ +200mV | 逻辑 1 |
| 差分低 | V_B − V_A ≤ −200mV | 逻辑 0 |
| 参数 | 典型值 | 说明 |
|---|---|---|
| 差分阈值 | ±200mV | 判定 0/1 的最小电压差 |
| 有效差分电压 | 1.5~5V | 实际驱动时 A/B 线电压差，远大于阈值 |
| 共模电压范围 | −7V ~ +12V | 收发器允许的 A/B 对地共模范围，允许两地电位不同 |
| 最大速率 / 距离 | 10Mbps@15m ~ 100kbps@1200m | 速率越高，可靠距离越短 |
波形示意（一帧字节的某几位）：
位: 逻辑 1 逻辑 0 逻辑 1 逻辑 0
V_B−V_A ┌───────────┐ ┌───────────┐
(+V) │ │ │ │
└───────────┘ └───────────┘
(0V) ─────────────────────────────────────────────────────── ← 参考零电平
(−V) ┌───────────┐ ┌───────────┐
│ │ │ │
└───────────┘ └───────────┘上图直接画差分电压
V_B−V_A随时间的高低：逻辑 1 时差分电压抬到+V（高位），逻辑 0 时压到−V（低位），零电平为参考线。
每一位的 A/B 电平（体现反相 + 差分判定）：
| 位 | 逻辑 | A 线电平 | B 线电平 | V_B − V_A | 差分判定 |
|---|---|---|---|---|---|
| 第 1 位 | 1 | 低 | 高 | +V | ≥ +200mV → 逻辑 1 |
| 第 2 位 | 0 | 高 | 低 | −V | ≤ −200mV → 逻辑 0 |
| 第 3 位 | 1 | 低 | 高 | +V | ≥ +200mV → 逻辑 1 |
| 第 4 位 | 0 | 高 | 低 | −V | ≤ −200mV → 逻辑 0 |
- A、B 始终反相（互补）：一位里 A 高则 B 低、A 低则 B 高；
- 逻辑 1 = B 高、A 低 →
V_B − V_A = +V；逻辑 0 = A 高、B 低 →V_B − V_A = −V； - 差分电压幅度（1.5~5V）远大于 ±200mV 阈值，留足判定余量。
抗干扰原理：两根线绞在一起、受同样噪声干扰（共模干扰），差分接收器只计算 V_B − V_A，共模干扰一减就被抵消 → 抗共模干扰强，可传 1200m，适用于电机、变频器等强干扰工业环境。
2.2 半双工与收发控制
RS-485 是半双工——同一时刻只能发或收。通常用一根控制脚（DE/RE）切换方向：
┌──────┐ A ═══════════════════ A ┌──────┐
│ 主机 │─DE/RE─ B ═══════════════════ B │ 从机 │
└──────┘ └──────┘
发送时 DE=1；接收时 DE=0关键理解：收发切换要留切换时间（发完立即切换接收会丢失回复起始字节）。通常发完延时几十 μs 再切接收。
2.3 终端电阻与偏置
① 终端电阻（防反射）
- 总线两端各接一个 120Ω 终端电阻（匹配传输线特性阻抗），消除信号反射和振铃；
- 中间节点不接；两端电阻并联等效
120Ω/2 = 60Ω差分负载，与收发器匹配； - 距离短、速率低时可省略，但长线/高速必须接（否则波形畸变、误码）。
② 偏置电阻（空闲态保护）
- 空闲时没有任何节点驱动总线（所有收发器都释放），此时 A/B 间电压不确定（可能落入 ±200mV 的模糊区），噪声可能被误判为数据；
- 用一对偏置电阻（上拉到 VCC / 下拉到 GND）在空闲时把 A/B 间电压钳制到确定的隐性电平（如 B 高 A 低 → 判定逻辑 1）；
- 偏置电阻典型几百 Ω ~ 几 kΩ，具体按收发器要求选取。
VCC
│
R1（偏置上拉）
│
A ───────┼───────────────────────────── A
B ───────┼───────────────────────────── B
│
R2（偏置下拉）
│
GND
（A、B 各接一个 120Ω 终端在两端 + 中间某处加偏置电阻对）关键理解：终端电阻防反射、偏置电阻防空闲误判，两者作用不同、都要有。工业现场"偶尔收到乱码/首个字节丢失"的怪问题，常与偏置电阻缺失或接错有关。
三、Modbus 协议
Modbus 是主从（Master/Slave）协议：主机发起请求，从机响应。同一时刻只有主机可主动发，从机只能应答。
3.1 三种传输模式
| 模式 | 说明 | 特点 |
|---|---|---|
| RTU | 二进制（最常用） | 紧凑、CRC16 校验、帧靠静默时间分隔 |
| ASCII | 十六进制 ASCII 字符 | 可读性好、效率低、LRC 校验 |
| TCP | 运行在 TCP/IP | 局域网/以太网用（Modbus TCP） |
3.2 Modbus 数据模型（四种数据类型）
Modbus 把从机内的数据分成四种区域，每种用不同的功能码读写。这是理解"功能码 + 地址"的前提：
| 数据类型 | 数据宽度 | 读写性 | 地址范围 | 对应功能码 |
|---|---|---|---|---|
| 线圈（Coil） | 1 位 | 可读可写 | 0x0000~0xFFFF | 读 0x01 / 写 0x05、0x0F |
| 离散输入（Discrete Input） | 1 位 | 只读 | 0x0000~0xFFFF | 读 0x02 |
| 保持寄存器（Holding Register） | 16 位 | 可读可写 | 0x0000~0xFFFF | 读 0x03 / 写 0x06、0x10 |
| 输入寄存器（Input Register） | 16 位 | 只读 | 0x0000~0xFFFF | 读 0x04 |
理解要点：
- "1 位"是开关量（如继电器通断、按钮状态）；"16 位"是数值量（如温度、速度、电压）；
- 线圈/保持寄存器可写（主机能下发控制），离散输入/输入寄存器只读（主机只能读取从机采集的现场数据）；
- 地址是从机内部的偏移量（0x0000 起），与"从机地址"（区分不同设备）是两码事——从机地址选设备，寄存器地址选该设备内部的数据；
- 有些从机还支持"地址区间偏移"（如 PLC 把保持寄存器映射到 4xxxx 区间），但 Modbus 报文里用的仍是 0 起始的偏移地址。
3.3 Modbus RTU 帧格式
┌────────┬────────────┬─────────┬──────────┐
│从机地址 │ 功能码+数据 │ CRC16 低│ CRC16 高 │
│ 1字节 │ N字节 │ 1字节 │ 1字节 │
└────────┴────────────┴─────────┴──────────┘
帧间静默 ≥ 3.5 字符时间| 字段 | 说明 |
|---|---|
| 从机地址 | 1 字节（0~247），0 为广播 |
| 功能码 | 表示操作类型（见下） |
| 数据 | 寄存器地址、数量、值等 |
| CRC16 | 校验整个帧（低字节在前） |
例 1：读请求帧如何按字段组帧（读从机 1、保持寄存器 0x0000 起 3 个）
| 字节序号 | 值 | 字段 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 1 | 01 | 从机地址 | 目标是 1 号从机 |
| 2 | 03 | 功能码 | 读保持寄存器 |
| 3~4 | 00 00 | 起始地址 | 从寄存器地址 0x0000 开始读 |
| 5~6 | 00 03 | 数量 | 连续读 3 个寄存器 |
| 7~8 | 05 CB | CRC16 | 对前 6 字节计算，低字节 05 在前 |
完整帧：01 03 00 00 00 03 05 CB（8 字节，RTU 无长度字段，靠静默分隔）。
例 2：请求与响应帧的对应关系（写单个保持寄存器，功能码 0x06）
| 方向 | 帧内容 | 说明 |
|---|---|---|
| 请求 | 01 06 00 01 03 E8 <CRC> | 写从机1、寄存器 0x0001、值 0x03E8 |
| 响应 | 01 06 00 01 03 E8 <CRC> | 从机原样回显请求内容，表示写入成功 |
帧间静默（≥3.5 字符时间）：RTU 帧没有"长度"字段，收发双方靠静默间隔判定一帧结束——两帧之间必须留 ≥3.5 个字符时间的静默，否则前一帧的尾部 CRC 可能被误判为下一帧的起始，导致粘包、错帧。
3.4 常用功能码
| 功能码 | 名称 | 操作对象 | 一次操作几个 | 典型场景 |
|---|---|---|---|---|
0x01 | Read Coils | 线圈（1 位，可读写） | 1~2000 个 | 读一组开关量输出状态 |
0x02 | Read Discrete Inputs | 离散输入（1 位，只读） | 1~2000 个 | 读一组现场开关量输入 |
0x03 | Read Holding Registers | 保持寄存器（16 位，可读写） | 1~125 个 | 读一组可写的数值参数 |
0x04 | Read Input Registers | 输入寄存器（16 位，只读） | 1~125 个 | 读一组只读的采集数据 |
0x05 | Write Single Coil | 线圈 | 1 个 | 单独控制一个开关量（如启停一个继电器） |
0x0F | Write Multiple Coils | 线圈 | 1~1968 个 | 批量设置一组开关量 |
0x06 | Write Single Register | 保持寄存器 | 1 个 | 改单个设定值/参数 |
0x10 | Write Multiple Registers | 保持寄存器 | 1~123 个 | 批量下发一组参数（如整段配置） |
为什么保持寄存器有两个写功能码（0x06 和 0x10）：它们操作的是同一种数据（保持寄存器，地址范围相同 0x0000~0xFFFF），区别只在一次写几个——
0x06只写 1 个（帧短、适合单独改参数），0x10一次写多个（适合批量下发，避免反复发 0x06）。0x05 / 0x0F 之于线圈同理。读功能码本身就能读多个（0x01~0x04），所以读不需要"单个/多个"之分。
四、CRC16 校验（Modbus RTU）
Modbus RTU 用 CRC16-MODBUS 校验，原理与 CAN 的 CRC 相同（都是"模 2 多项式除法，余数作校验值"，见 4.1 节的对比），但它的算法需要自己在软件里实现。先看它的具体参数：
Modbus CRC16 参数表：
| 参数 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| CRC 宽度 | 16 位 | 校验值占 2 字节 |
| 多项式（数学形式） | 0x8005 | 即 x^16 + x^15 + x^2 + 1，标准形式 |
| 算法用多项式 | 0xA001 | 0x8005 的位反转形式，配合右移算法 |
| 初始值 | 0xFFFF | 计算前 CRC 寄存器的初值 |
| 结果处理 | 不取反 | 算完直接发 |
| 发送字节序 | 低字节在前 | 最大易错点 |
算法（右移版，代码里实际用的）：
CRC = 0xFFFF ← 初始值
for each 字节:
CRC ^= 字节 ← 与当前字节异或
for i in 0..7: ← 每字节做 8 次移位
if CRC & 1: CRC = (CRC >> 1) ^ 0xA001 ← 最低位为1，右移后异或反向多项式
else: CRC = (CRC >> 1) ← 最低位为0，只右移
发送顺序：CRC 低字节在前，高字节在后为什么算法里是
0xA001而不是0x8005（这是理解 Modbus CRC 实现的关键）：CRC 的多项式数学上写成
0x8005，但用软件实现时有"左移"和"右移"两种方式，多项式要跟着移位方向反转：
- 左移算法：从最高位开始处理，用
0x8005；- 右移算法：从最低位开始处理，用
0x8005的位反转0xA001。
0x8005→0xA001的位反转过程（16 位逐位倒序）：0x8005 = 1000 0000 0000 0101 位反转（从右往左读）= 1010 0000 0000 0001 = 0xA001Modbus 的实现采用右移（因为串行数据通常从最低位开始处理，右移更贴合"每来一位处理一位"的硬件/串口思路），所以用反转后的
0xA001。两种方向、两个多项式，算出的 CRC 结果完全一致——只是实现路径不同。判断技巧：代码里看到
0xA001= Modbus CRC16；看到0x8005通常是其他 CRC-16 变体（如 CCITT）。Modbus 官方文档写数学多项式0x8005，但实现代码统一用0xA001。
逐步演算（用真实帧 01 03 00 6B 00 03 完整走一遍）：
先明确：数据是什么、为什么 8 轮：
- 待校验数据 =
01 03 00 6B 00 03（6 字节：从机地址 01、功能码 03、起始地址 006B、数量 0003）； - 为什么每字节做 8 轮：一个字节有 8 位，CRC 要逐位处理，所以每处理一个字节做 8 轮右移；6 字节 = 6×8 = 48 轮。
通用规则（每个字节都执行"异或 + 8 轮右移"）：
① CRC ^= 当前字节
② 做 8 轮右移：每轮看 LSB —— LSB=1 则 (CRC>>1) ^ 0xA001；LSB=0 则 CRC>>1为什么"①先异或"？ 这一步把当前数据字节混进 CRC 寄存器——相当于把这 1 字节"接入"正在进行的多项式除法运算。如果只移位不先异或，该字节的高位就无法参与计算，会漏掉部分数据位。每个字节都要先异或，就是为了让这个字节的 8 位都进入运算。可类比"搅拌机"：异或 = 把这勺数据倒进桶里，8 轮右移 = 搅匀。
为什么初始 CRC 是
0xFFFF？ 这是 Modbus 协议规定的初始值（见参数表）。处理第 1 个字节前，CRC 寄存器里预置为0xFFFF，所以第 1 步是0xFFFF ^ 0x01。它和"结果不取反、低字节在前"一样，都是 Modbus 实现约定的一部分，收发双方必须一致才能算出相同结果。
第 1 字节 0x01（详细展开 8 轮）：
先异或：0xFFFF ^ 0x01 = 0xFFFE，再对 0xFFFE 做 8 轮右移：
| 轮 | 当前 CRC | LSB | 操作 | 结果 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0xFFFE | 0 | 只右移 | 0x7FFF |
| 2 | 0x7FFF | 1 | (0x7FFF>>1)^0xA001 | 0x9FFE |
| 3 | 0x9FFE | 0 | 只右移 | 0x4FFF |
| 4 | 0x4FFF | 1 | (0x4FFF>>1)^0xA001 | 0x87FE |
| 5 | 0x87FE | 0 | 只右移 | 0x43FF |
| 6 | 0x43FF | 1 | (0x43FF>>1)^0xA001 | 0x81FE |
| 7 | 0x81FE | 0 | 只右移 | 0x40FF |
| 8 | 0x40FF | 1 | (0x40FF>>1)^0xA001 | 0x807E |
处理完第 1 字节 0x01，CRC = 0x807E。
完整异或举例（第 2 轮）：0x7FFF>>1 = 0x3FFF，再 0x3FFF ^ 0xA001：
0x3FFF 0011 1111 1111 1111
0xA001 1010 0000 0000 0001
异或⊕ 1001 1111 1111 1110 = 0x9FFE ← 相同位得0，不同位得1第 2~6 字节（用同样的"异或 + 8 轮"，这里给出每字节处理完的 CRC 结果）：
| 处理字节 | 前一步 CRC | 异或后 | 8 轮右移后（本字节结果） |
|---|---|---|---|
0x01 | 0xFFFF | 0xFFFE | 0x807E |
0x03 | 0x807E | 0x807D | 0x2140 |
0x00 | 0x2140 | 0x2140 | 0xF020 |
0x6B | 0xF020 | 0xF04B | 0x37B0 |
0x00 | 0x37B0 | 0x37B0 | 0xB436 |
0x03 | 0xB436 | 0xB435 | 0x1774 |
最终 CRC = 0x1774，完整帧 = 01 03 00 6B 00 03 74 17（CRC 低字节 74 在前）。
多字节流程小结：每个字节重复"①异或 → ②8 轮右移"，上一步 CRC 作为下一步初始值，逐字节推进，6 字节全处理完即得最终 CRC。第 1 字节 0x01 的完整 8 轮已展开，其余字节过程完全相同、只是初始 CRC 不同。
关键理解：CRC 低字节在前（小端）。这是 Modbus RTU 最容易踩的坑——CRC 高低字节顺序反了会通信失败。
4.1 Modbus CRC16 vs CAN CRC 的区别
两者原理相同（模 2 多项式除法，余数作校验值）、目的相同（检错），但实现细节不同：
| 对比项 | Modbus RTU（CRC16） | CAN（CRC15） |
|---|---|---|
| CRC 宽度 | 16 位 | 15 位 |
| 多项式（数学形式） | 0x8005 | 0x4599 |
| 算法用多项式 | 反向 0xA001（右移算法） | 硬件内部实现 |
| 初始值 | 0xFFFF | 0 |
| 结果处理 | 不取反，低字节在前 | 结果取反后发送 |
| 计算对象 | 整个帧（地址+功能码+数据） | 帧前半部分（仲裁+控制+数据） |
| 谁计算 | 软件（MCU 逐字节算） | 硬件（CAN 控制器自动算） |
| 字节序问题 | 有（低字节在前，易踩坑） | 无（逐位发送，不存在高低字节） |
核心区别一句话：
- Modbus 的 CRC16 要你自己写——MCU 软件逐字节算，代码里会出现循环 + 异或
0xA001，还要注意低字节在前； - CAN 的 CRC15 是控制器硬件自动算——发送时硬件自动填充，接收时硬件自动校验，程序员基本不用碰 CRC。
原理相通但关注点不同：两种 CRC 都在帮我们检测"帧有没有被干扰"。写 Modbus 时你得亲自动手算 CRC 并小心字节序；用 CAN 时 CRC 由芯片包办了，你更应关注的是位时序、采样点这些硬件配置（见 CAN 文档第五节）。
五、数据传输的完整流程
前几节分别讲了物理层、Modbus 帧格式、CRC，本节把它们串起来，完整演示 RS-485 + Modbus 上一次"一问一答"的全过程。
关键模型：Modbus 是主从（Master/Slave）——主机主动发请求，从机被动应答。同一时刻只有主机可主动发，从机只能等收到请求后回应。这不同于 CAN 的"广播、多主可主动发"模型。
5.1 一次完整数据传输的总体流程
主机 从机
│ ①构造请求帧(地址+功能码+数据+CRC) │
├──────────────────────────────────────►│ ②接收整帧
│ │ ③校验地址→功能码→CRC
│ │ ④执行操作(读/写)
│◄──────────────────────────────────────┤ ⑤构造应答帧(数据+CRC)
│ ⑥接收应答帧 │
│ ⑦校验CRC→处理数据 │
│ ⑧(可能)发起下一次请求 │一句话：主机"发请求"、从机"回应答"，一来一回是一次完整事务；主机再发下一个请求，从机再回…… 周而复始，就是主从通信。
5.2 主机：发送请求的流程
| 步骤 | 动作 | 说明 |
|---|---|---|
| ① | 构造请求帧 | 组装"从机地址 + 功能码 + 数据 + CRC16"（如 01 03 00 6B 00 03 + CRC） |
| ② | 切换到发送 | RS-485 半双工，置 DE=1 进入发送态 |
| ③ | 发送整帧 | 逐字节发出，发完保留帧间静默（≥3.5 字符时间） |
| ④ | 切换到接收 | 发完延时几十 μs，置 DE=0 进入接收态，准备收应答 |
关键：半双工要先发完再切接收，且切换要留延时（见 2.2 节），否则应答首字节会丢。
5.3 从机：接收请求、处理、应答的流程
| 步骤 | 动作 | 说明 |
|---|---|---|
| ① | 监听总线 | 一直处于接收态，等待帧间静默后的一帧 |
| ② | 接收整帧 | 收到一帧（靠静默判定结束） |
| ③ | 校验 | ①从机地址是否匹配自己；②CRC 是否正确（见第四节） |
| ④ | 执行操作 | 校验通过则按功能码执行（读寄存器/写寄存器/……） |
| ⑤ | 构造应答帧 | 读操作回"地址+功能码+字节数+数据+CRC"；写操作回显请求内容+CRC |
| ⑥ | 发送应答 | 半双工切换后发出 |
应答帧里的地址是从机自己的地址，不是主机地址：Modbus 中只有从机有地址（1~247），主机没有地址。从机应答时，地址字段回显请求里的"目标从机地址"（也就是自己），告诉总线"这条应答是谁发的"。主机不需要靠应答地址来识别（主机靠"自己发出的请求 + 超时"判断），所以应答帧没有、也不需要主机地址。
异常路径：若从机地址不匹配或 CRC 错误，从机不回应（保持静默，让主机超时处理）；若请求非法（功能码/地址/值不对），从机回异常帧（见 6.2 节）。
5.4 主机：接收应答并校验的流程
| 步骤 | 动作 | 说明 |
|---|---|---|
| ① | 等待应答 | 发请求后进入接收态，等从机回应 |
| ② | 校验 CRC | 收到整帧先算 CRC 比对，不一致则丢弃（可能重试） |
| ③ | 校验功能码 | 确认应答功能码是否带异常标志（最高位 1 = 异常帧） |
| ④ | 解析数据 | 从应答帧数据段提取寄存器值（注意大端字节序） |
| ⑤ | 处理结果 | 使用读到的数据 / 确认写入成功 |
5.5 完整示例：主机读从机 1 的保持寄存器
需求：主机读取 1 号从机、地址 0x0000 起 3 个保持寄存器（功能码 0x03）。
主机 从机1
│ ①组请求: 01 03 00 00 00 03 05 CB (地址01+功能码03+地址0000+数量0003+CRC)
├───────────────────────────────────────────────────────►
│ ②收帧,地址=01匹配,CRC正确
│ ③执行:读出寄存器0,1,2
│ ④组应答:01 03 06 12 34 56 78 9A BC +CRC
│◄────────────────────────────────────────────────────────
│ ⑤收应答,CRC正确
│ ⑥解析: 0x1234=寄存器0, 0x5678=寄存器1, 0x9ABC=寄存器2
│ ⑦发起下一次请求(轮询下一个从机/寄存器)- 请求帧：
01 03 00 00 00 03 05 CB（含 CRC，见 3.3 节例 1）； - 应答帧：
01 03 06 12 34 56 78 9A BC <CRC>（06是字节数，6 字节 = 3 寄存器 × 2 字节）； - 寄存器值大端：
12 34= 寄存器 0 的值，高字节在前。
小结：RS-485 + Modbus 的数据传输是严格的一问一答主从模型——主机组帧发送、从机校验执行、再回应答、主机校验解析。它没有 CAN 的"广播 + 仲裁 + 自动 ACK"，可靠性主要靠主机主动的超时/重试和每帧的 CRC 校验保证。
六、主从轮询流程
Modbus 是主机轮询从机：主机依次给每个从机发请求，从机应答。
主机 从机1 从机2
发请求(读从机1) ───────────────────► 应答数据◄─...
发请求(读从机2) ───────────────► ...
发请求(写从机1) ───────────────────► 应答写成功◄─...
循环轮询异常响应：从机收到错误请求，回异常帧（功能码最高位置 1，如 0x83）+ 异常码：
| 异常码 | 含义 |
|---|---|
0x01 | 非法功能 |
0x02 | 非法数据地址 |
0x03 | 非法数据值 |
0x04 | 从机设备故障 |
超时与重试机制（轮询的可靠性保障）：
从机可能因离线、故障、忙等不响应。主机绝不能无限等待，必须设超时：
| 环节 | 做法 | 说明 |
|---|---|---|
| 帧间静默 | ≥ 3.5 字符时间 | 判定一帧结束（RTU 无长度字段，靠静默分隔） |
| 接收超时 | 发请求后等 T 秒（如 500ms） | T 内无响应，判从机超时 |
| 重试次数 | 超时后重发，最多 N 次（如 3 次） | 避免一次偶发失败就判定设备故障 |
| 跳过/报警 | 重试仍失败则跳过该从机，记错误 | 继续轮询下一个，不阻塞整条总线 |
主机轮询状态机：
发起请求 → 等待响应 → 收到并校验CRC → 处理数据 → 轮询下一从机
│（超时 T 内无响应）
↓
重试（最多 N 次）── 仍失败 ──→ 跳过该从机、记录错误 → 轮询下一从机关键理解：超时 + 重试让"单个从机故障"不至于拖垮整条总线——主机超时后跳过继续轮询其他从机，其余设备正常工作。这与 CAN 的"错误计数 + 离线保护"思想类似，都是"隔离故障节点、保障整网可用"。
七、RS-485 vs CAN 对比
| 维度 | RS-485 | CAN |
|---|---|---|
| 物理层 | 差分双线 | 差分双线 |
| 多主/仲裁 | 通常主从（无自动仲裁） | 多主（自动仲裁） |
| 寻址 | 从机地址（Modbus） | 报文 ID 优先级 |
| 协议栈 | Modbus（应用层） | CAN 自身有帧类型+错误机制 |
| 错误处理 | Modbus CRC | CAN 错误帧+离线保护 |
| 典型场景 | 工控仪表、PLC、楼宇 | 汽车、高速控制 |
八、常见坑与排查
| 问题 | 可能原因 | 排查 |
|---|---|---|
| 完全无通信 | 收发控制(DE/RE)没切、A/B 接反 | 检查方向脚，A↔B 对调 |
| 偶发错帧 | 缺终端电阻、干扰、波特率偏差 | 加 120Ω 终端电阻 |
| CRC 错误 | CRC 高低字节反了 | 确认 CRC 低字节在前 |
| 从机无响应 | 从机地址错、超时太短 | 核对地址，加超时 |
| 寄存器值反 | 大小端/字节序 | 确认大端(高字节在前) |
| 从机收不到广播 | 广播地址 0 需特殊处理 | 确认功能码支持广播 |