正文

轻松入门：Modbus RTU协议编程实例详解与代码实战

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引言

Modbus RTU协议是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它允许设备之间进行数据交换。对于初学者来说，了解Modbus RTU协议并掌握其编程应用是迈向工业自动化编程的重要一步。本文将详细介绍Modbus RTU协议，并通过实例代码帮助你轻松入门。

Modbus RTU协议概述

1. Modbus RTU协议定义

Modbus RTU（Remote Terminal Unit，远程终端单元）是一种串行通信协议，由Modicon公司于1979年发布。它广泛应用于各种工业自动化设备，如PLC（可编程逻辑控制器）、SCADA（监控与数据采集系统）等。

2. Modbus RTU协议特点

  • 串行通信：Modbus RTU协议通过串行通信线路进行数据传输，支持全双工和半双工通信模式。
  • 主从模式：Modbus RTU协议采用主从模式，即只有一个设备作为主站，负责发起通信请求，其他设备作为从站，响应主站的请求。
  • 数据帧格式：Modbus RTU协议使用固定格式的数据帧进行数据传输，包括地址、功能码、数据长度、数据内容等。

Modbus RTU协议编程实例

1. 串口配置

在进行Modbus RTU协议编程之前，需要配置串口参数。以下是一个使用Python语言配置串口的实例代码：

import serial

# 创建串口对象
ser = serial.Serial(
    port='COM1',  # 串口名称
    baudrate=9600,  # 波特率
    bytesize=8,  # 数据位
    parity='N',  # 校验位
    stopbits=1,  # 停止位
    timeout=1  # 超时时间
)

# 打印串口配置信息
print("串口配置成功！")

2. 发送Modbus RTU帧

以下是一个发送Modbus RTU帧的实例代码：

def send_modbus_rtu_frame(ser, slave_address, function_code, start_address, data_length, data):
    """
    发送Modbus RTU帧
    :param ser: 串口对象
    :param slave_address: 从站地址
    :param function_code: 功能码
    :param start_address: 起始地址
    :param data_length: 数据长度
    :param data: 数据内容
    :return:
    """
    # 计算CRC校验码
    crc = 0xFFFF
    for byte in data:
        crc ^= byte
        for _ in range(8):
            crc = (crc << 1) ^ 0xA001

    # 构造Modbus RTU帧
    frame = [
        slave_address,
        function_code,
        start_address,
        data_length,
    ] + data + [crc & 0xFF, (crc >> 8) & 0xFF]
    
    # 发送Modbus RTU帧
    ser.write(frame)
    print("发送Modbus RTU帧成功！")

# 调用函数发送Modbus RTU帧
send_modbus_rtu_frame(ser, 1, 3, 0x00, 2, [0x01, 0x02])

3. 接收Modbus RTU帧

以下是一个接收Modbus RTU帧的实例代码：

def receive_modbus_rtu_frame(ser):
    """
    接收Modbus RTU帧
    :param ser: 串口对象
    :return:
    """
    # 读取串口数据
    data = ser.read_all()
    if data:
        # 打印接收到的数据
        print("接收到的数据：", data)
        # 校验CRC校验码
        crc = 0xFFFF
        for byte in data[:-2]:
            crc ^= byte
        crc ^= data[-2]
        if crc == (data[-1] << 8) + data[-2]:
            print("CRC校验成功！")
            # 解析Modbus RTU帧
            slave_address = data[0]
            function_code = data[1]
            start_address = data[2]
            data_length = data[3]
            data = data[4:-2]
            print("从站地址：", slave_address)
            print("功能码：", function_code)
            print("起始地址：", start_address)
            print("数据长度：", data_length)
            print("数据内容：", data)
        else:
            print("CRC校验失败！")
    else:
        print("未接收到数据！")

# 调用函数接收Modbus RTU帧
receive_modbus_rtu_frame(ser)

总结

本文详细介绍了Modbus RTU协议及其编程实例。通过本文的学习，读者可以轻松入门Modbus RTU协议编程，为以后在工业自动化领域的应用打下坚实基础。在实际应用中，可以根据具体需求对代码进行修改和完善。

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