Modbus RTU通訊實例詳解

一、Modbus RTU通訊是什麼？

Modbus RTU通訊是一種串行通訊協議，廣泛應用於工業自動化領域。通過Modbus RTU通訊協議，能夠實現在不同設備之間的數據交換。

在Modbus RTU通訊中，每個數據點都有一個唯一的地址來識別，這個地址通常為16位。Modbus RTU通訊使用了CRC校驗方式，確保通訊數據的正確性。

二、Modbus RTU通訊的硬件連接方式

Modbus RTU通訊需要使用串行通訊的方式進行通信。這就需要在通訊的兩個設備之間建立一條串行通訊線路。

串行通訊線路一般需要連接三個引腳：發送（TX）、接收（RX）和地線（GND）。其中發送引腳需要連接到接收引腳，接收引腳需要連接到發送引腳。地線需要連接到兩個設備的地線引腳。

三、Modbus RTU通訊實例

下面我們以一個溫濕度儀錶為例，來演示Modbus RTU通訊的實現。假設儀錶的地址為01號，溫度數據的地址為1000，濕度數據的地址為1001。

溫濕度儀錶Modbus RTU協議解析

下面是儀錶Modbus RTU協議的解析，我們使用Python來實現。
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
    
    # 構造報文，讀取溫度數據
    frame = struct.pack('>BBHHB', slave_address, function_code, starting_address, register_num, crc(frame[:6]))
    
    # 發送報文
    ser.write(frame)
    
    # 接收返回的數據，並解析
    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
    
    # 構造報文，讀取濕度數據
    frame = struct.pack('>BBHHB', slave_address, function_code, starting_address, register_num, crc(frame[:6]))
    
    # 發送報文
    ser.write(frame)
    
    # 接收返回的數據，並解析
    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

# 計算CRC校驗碼
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、其他一些注意事項

在使用Modbus RTU通訊時，最好事先確認設備的地址、數據點的地址以及通訊的波特率、數據位等參數。同時還應該注意在通訊過程中需要進行數據編碼和解碼，計算CRC校驗碼等操作。

另外，還需要注意對於數據點的類型和數據格式的轉換。在這個實例中，我們對讀取到的溫度和濕度數據進行了轉換，使其能夠直接展示為實際的溫度和濕度值。

五、總結

Modbus RTU通訊是一種廣泛應用於工業自動化領域的串行通訊協議。通過串行通訊的方式，能夠實現不同設備之間的數據交換。在實際的應用中，需要注意設備地址、數據點地址、通訊波特率、數據格式轉換等多個方面。