在树莓派3上如何测试Modbus RTU通信

发布时间：2021-11-20 09:49:49 作者：小新
来源：亿速云阅读：818

# 在树莓派3上如何测试Modbus RTU通信

## 前言
Modbus是工业领域广泛应用的通信协议，其中RTU模式因其高效性在串行通信中尤为常见。本文将详细介绍如何在树莓派3上搭建Modbus RTU测试环境，包括硬件连接、软件配置和实际测试步骤。

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## 一、硬件准备
### 1. 所需设备清单
- 树莓派3开发板（含电源）
- USB转RS485转换器（推荐FTDI芯片方案）
- Modbus RTU从站设备（如PLC、传感器等）
- 双绞线或屏蔽电缆
- 终端电阻（120Ω，可选）

### 2. 接线示意图
```plaintext
树莓派3 USB口 ↔ USB-RS485转换器 ↔ RS485-A/B线 ↔ 从站设备

注意： - A线（通常标记为D+/黄色）接从站A端 - B线（通常标记为D-/蓝色）接从站B端 - 长距离通信时需在总线两端加终端电阻

二、软件环境配置

1. 系统准备

确保树莓派系统已更新：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

2. 安装必要工具

sudo apt install python3-pip minicom libmodbus-dev -y
pip3 install pymodbus

3. 检查串口设备

插入USB-RS485转换器后执行：

ls /dev/ttyUSB*

正常应显示类似/dev/ttyUSB0的设备节点。

三、Modbus测试方案

方案1：使用minicom进行基础测试

配置串口参数（以9600bps为例）：


sudo minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 9600 -8 -o

手动发送Modbus帧（需转换为16进制），例如读取保持寄存器：
```
01 03 00 00 00 01 84 0A
```

方案2：Python脚本测试（推荐）

from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient

# 创建Modbus RTU客户端
client = ModbusSerialClient(
    method='rtu',
    port='/dev/ttyUSB0',
    baudrate=9600,
    timeout=1,
    parity='N',
    stopbits=1
)

# 连接测试
connection = client.connect()
print("连接状态:", connection)

# 读取保持寄存器示例（从站地址1，起始地址0，数量1）
try:
    response = client.read_holding_registers(address=0, count=1, unit=1)
    if not response.isError():
        print("读取结果:", response.registers)
    else:
        print("Modbus错误:", response)
except Exception as e:
    print("通信异常:", str(e))
finally:
    client.close()

方案3：使用libmodbus工具包

安装测试工具：
```
sudo apt install modbus-cli
```
执行读取测试：
```
modbus read -a 1 -t 4 -s 1 /dev/ttyUSB0 0 1
```
参数说明：
- -a 1：从站地址
- -t 4：功能码04（读输入寄存器）
- -s 1：停止位
- 0 1：起始地址和寄存器数量

四、常见问题排查

1. 无响应或超时

检查接线是否正确（A/B线是否反接）
确认从站地址和寄存器地址匹配
使用示波器或逻辑分析仪检查信号

2. CRC校验错误

确认双方波特率、数据位、停止位设置一致
尝试降低通信速率（如从115200降至9600）

3. 权限问题

若出现Permission denied错误，需添加用户组：

sudo usermod -aG dialout $USER
sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0

五、进阶应用

1. 多设备组网测试

修改Python脚本实现轮询多个从站：

for slave_id in range(1,5):
    response = client.read_holding_registers(0, 1, unit=slave_id)
    print(f"从站{slave_id}响应:", response.registers if not response.isError() else "无响应")

2. 数据可视化

结合Matplotlib实现实时数据展示：

import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot([response.registers[0] for _ in range(10)])
plt.title('Modbus实时数据')
plt.show()

结语

通过本文介绍的三种测试方法，您可以在树莓派3上快速验证Modbus RTU通信功能。建议从Python方案入手，逐步扩展到更复杂的工业应用场景。实际部署时请注意电气隔离和信号质量优化。

附录：
Modbus协议规范文档
 树莓派GPIO扩展方案 “`

注：本文实际约1100字，可根据需要增减Python代码示例或硬件细节部分调整字数。关键要点已用粗体和代码块突出显示，便于读者快速抓取重点。