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python實現(xiàn)基于串口通信的ModBusRTU客戶端是一件簡單的事情，只要通過pymodbus模塊就可以實現(xiàn)。
一、關(guān)于ModbusRTU
1、什么是ModbusRTU
Modbus RTU（Remote Terminal Unit）是一種串行通信協(xié)議，用于在工業(yè)自動化系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)。它是Modbus協(xié)議的一種變體，采用二進(jìn)制編碼，并通常在RS-485串行通信物理層上運行。
Modbus RTU協(xié)議允許設(shè)備（例如傳感器、執(zhí)行器、控制器等）通過串口（通常是RS-485）與計算機(jī)、PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）等主設(shè)備進(jìn)行通信。通信的內(nèi)容可以包括傳感器的測量數(shù)據(jù)、控制命令等。它是一種常見的工業(yè)通信協(xié)議，被廣泛應(yīng)用于自動化、監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域。
Modbus RTU協(xié)議的特點包括：
（1）簡單性： Modbus RTU協(xié)議相對簡單，易于實現(xiàn)和理解，適用于各種規(guī)模的系統(tǒng)。
（2）實時性： Modbus RTU通信通常具有較低的延遲，適用于實時性要求較高的應(yīng)用場景。
（3）靈活性： 可以通過串口連接多個設(shè)備，實現(xiàn)點對點或多點通信。
（4）可靠性： Modbus RTU協(xié)議提供了CRC（Cyclic Redundancy Check）校驗，用于檢測通信數(shù)據(jù)的錯誤。
（5）廣泛應(yīng)用： 由于其簡單性和可靠性，Modbus RTU協(xié)議在工業(yè)自動化中得到廣泛應(yīng)用，特別是在老舊系統(tǒng)的現(xiàn)代化改造中。
在Modbus RTU通信中，設(shè)備通過地址進(jìn)行識別，并使用不同的功能碼來執(zhí)行不同的操作，例如讀取數(shù)據(jù)、寫入數(shù)據(jù)等。通信內(nèi)容以二進(jìn)制形式傳輸，因此在硬件層面通常采用串口通信，例如RS-485。
總的來說，Modbus RTU是一種用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的通信協(xié)議，它提供了簡單、實時和可靠的數(shù)據(jù)交換方式，使得各種設(shè)備可以方便地與控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。
2、ModbusRTU報文解析
大體如上圖所描述，在Modbus RTU通信中，通信數(shù)據(jù)通過串口以二進(jìn)制形式傳輸。Modbus RTU幀的結(jié)構(gòu)如下：
（1）起始符（Start of Frame）：幀的起始由一段靜默（沒有通信）的時間標(biāo)志著，稱為“間隙”。
（2）設(shè)備地址（Address）：1字節(jié)，表示Modbus設(shè)備的地址。
（3）功能碼（Function Code）：1字節(jié)，表示Modbus操作的類型（讀、寫等）。
（4）數(shù)據(jù)（Data）：可變長度，包含操作的參數(shù)（寄存器地址、數(shù)量等）。
（5）CRC校驗（Cyclic Redundancy Check）：2字節(jié)，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤。
（6）結(jié)束符（End of Frame）：幀的結(jié)束由一個固定的時間間隔標(biāo)志著，稱為“間隙”。
3、CRC算法有多少種？
CRC（循環(huán)冗余校驗）是一種差錯檢測算法，有很多不同的變種和多項式。以下是一些常見的CRC算法及其多項式：
以上只是一些常見的CRC算法，實際上，CRC算法可以根據(jù)需要選擇不同的多項式。每個多項式都有不同的性能特征，適用于不同的應(yīng)用場景。選擇適當(dāng)?shù)腃RC算法通常取決于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦院湾e誤檢測的需求。
4、ModbusRTU選哪種CRC？
Modbus RTU協(xié)議通常使用的是CRC-16校驗（Cyclic Redundancy Check with 16-bit polynomial），也被稱為Modbus CRC。CRC-16校驗使用了一個16位的多項式，具體而言是x^16 + x^15 + x^2 + 1。
在Modbus RTU通信中，CRC-16校驗是標(biāo)準(zhǔn)的校驗方式，它用于檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否發(fā)生了錯誤。選擇CRC-16的原因包括其良好的性能和廣泛的應(yīng)用。它能夠檢測到大多數(shù)單比特、雙比特和其他常見的傳輸錯誤。
總的來說，CRC-16是Modbus RTU協(xié)議中常用的一種校驗方式，因為它提供了較高的錯誤檢測能力，適用于大多數(shù)的應(yīng)用場景。
5、CRC計算的網(wǎng)站
CRC在線計算
（1）Modbus RTU計算示例
注意：由于大端序和小端序的存在，以下20EA在報文中可能是EA20。
二、一個Demo
1、示例程序
from pymodbus.client import ModbusSerialClient
# 配置串口參數(shù)
COM_PORT = '/dev/ttyS0' # 串口號（Windows系統(tǒng)可能是COM1、COM2等）
BAUD_RATE = 9600 # 波特率
PARITY = 'N' # 奇偶校驗（'N'表示無校驗，'E'表示偶校驗，'O'表示奇校驗）
STOP_BITS = 1 # 停止位
DATA_BITS = 8 # 數(shù)據(jù)位
# 創(chuàng)建Modbus RTU客戶端
client = ModbusSerialClient(method='rtu', port=COM_PORT, baudrate=BAUD_RATE,
parity=PARITY, stopbits=STOP_BITS, bytesize=DATA_BITS)
# 連接到Modbus設(shè)備
if client.connect():
print("設(shè)備連接成功")
# 讀取保持寄存器的值（示例地址為1，寄存器地址為0，讀取一個寄存器）
response = client.read_holding_registers(address=0, count=1, slave=1)
if response.isError():
print("讀取失?。?, response)
else:
print("保持寄存器的值：", response.registers)
# 關(guān)閉連接
client.close()
else:
print("設(shè)備連接失敗")
2、ModbusRTU與ModbusTCP功能碼是一樣的么？
Modbus RTU和Modbus TCP都是MODBUS協(xié)議的變種，因此，ModbusRTU和ModbusTCP使用相同的功能碼。事實上，Modbus通信協(xié)議的功能碼定義是通用的，無論是在RTU（Remote Terminal Unit）模式下使用串口通信，還是在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上使用ModbusTCP，功能碼的含義和用法都是相同的。
