Modbus RTU通讯实例详解

一、Modbus RTU通讯是什么？

Modbus RTU通讯是一种串行通讯协议，广泛应用于工业自动化领域。通过Modbus RTU通讯协议，能够实现在不同设备之间的数据交换。

在Modbus RTU通讯中，每个数据点都有一个唯一的地址来识别，这个地址通常为16位。Modbus RTU通讯使用了CRC校验方式，确保通讯数据的正确性。

二、Modbus RTU通讯的硬件连接方式

Modbus RTU通讯需要使用串行通讯的方式进行通信。这就需要在通讯的两个设备之间建立一条串行通讯线路。

串行通讯线路一般需要连接三个引脚：发送（TX）、接收（RX）和地线（GND）。其中发送引脚需要连接到接收引脚，接收引脚需要连接到发送引脚。地线需要连接到两个设备的地线引脚。

三、Modbus RTU通讯实例

下面我们以一个温湿度仪表为例，来演示Modbus RTU通讯的实现。假设仪表的地址为01号，温度数据的地址为1000，湿度数据的地址为1001。

温湿度仪表Modbus RTU协议解析

下面是仪表Modbus RTU协议的解析，我们使用Python来实现。
import serial
import struct

ser = serial.Serial(port='COM1', baudrate=9600, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=1)

slave_address = 0x01

def read_temperature():
    function_code = 0x03
    starting_address = 0x1000
    register_num = 0x01
    
    # 构造报文，读取温度数据
    frame = struct.pack('>BBHHB', slave_address, function_code, starting_address, register_num, crc(frame[:6]))
    
    # 发送报文
    ser.write(frame)
    
    # 接收返回的数据，并解析
    response = ser.read(5 + 2 * register_num)
    if len(response) == 5 + 2 * register_num and response[0] == slave_address and response[1] == function_code:
        temperature = struct.unpack_from('>h', response, 3)[0] / 10.0
        return temperature
    else:
        return None

def read_humidity():
    function_code = 0x03
    starting_address = 0x1001
    register_num = 0x01
    
    # 构造报文，读取湿度数据
    frame = struct.pack('>BBHHB', slave_address, function_code, starting_address, register_num, crc(frame[:6]))
    
    # 发送报文
    ser.write(frame)
    
    # 接收返回的数据，并解析
    response = ser.read(5 + 2 * register_num)
    if len(response) == 5 + 2 * register_num and response[0] == slave_address and response[1] == function_code:
        humidity = struct.unpack_from('>h', response, 3)[0] / 10.0
        return humidity
    else:
        return None

# 计算CRC校验码
def crc(buf):
    crc = 0xFFFF
    for byte in buf:
        crc ^= byte
        for i in range(8):
            if crc & 0x0001:
                crc >>= 1
                crc ^= 0xA001
            else:
                crc >>= 1
    return crc

四、其他一些注意事项

在使用Modbus RTU通讯时，最好事先确认设备的地址、数据点的地址以及通讯的波特率、数据位等参数。同时还应该注意在通讯过程中需要进行数据编码和解码，计算CRC校验码等操作。

另外，还需要注意对于数据点的类型和数据格式的转换。在这个实例中，我们对读取到的温度和湿度数据进行了转换，使其能够直接展示为实际的温度和湿度值。

五、总结

Modbus RTU通讯是一种广泛应用于工业自动化领域的串行通讯协议。通过串行通讯的方式，能够实现不同设备之间的数据交换。在实际的应用中，需要注意设备地址、数据点地址、通讯波特率、数据格式转换等多个方面。