在物联网（IoT）和工业自动化领域，Modbus协议是一种广泛使用的通信标准，用于设备之间的数据交换。而树莓派（Raspberry Pi）作为一款低成本且功能强大的单板计算机，不仅能够运行Linux操作系统，还支持多种编程语言，因此非常适合用来搭建Modbus TCP服务器或客户端。本文将详细介绍如何利用树莓派实现Modbus TCP通讯的基本步骤。
准备工作
首先确保你的树莓派已经安装了最新版本的操作系统，并且可以通过网络访问。此外，还需要准备以下工具和软件：
- 树莓派开发板
- 电源适配器
- MicroSD卡及读卡器
- 网络连接（有线或无线）
安装Python环境
由于Modbus库通常是基于Python编写的，所以我们需要先在树莓派上安装Python及其相关依赖项。打开终端窗口并执行以下命令来更新包列表并安装必要的软件包：
```bash
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-pip
pip3 install pymodbus
```
配置Modbus TCP服务器
接下来我们将配置一个简单的Modbus TCP服务器。创建一个新的Python脚本文件，例如`modbus_server.py`，然后输入如下代码：
```python
from pymodbus.server.async_io import StartTcpServer
from pymodbus.datastore import ModbusSequentialDataBlock, ModbusSlaveContext, ModbusServerContext
def run_server():
store = ModbusSlaveContext(
di=ModbusSequentialDataBlock(0, [1]100), 输入寄存器
co=ModbusSequentialDataBlock(0, [2]100), 线圈状态
hr=ModbusSequentialDataBlock(0, [3]100), 持久化寄存器
ir=ModbusSequentialDataBlock(0, [4]100) 输出寄存器
)
context = ModbusServerContext(slaves=store, single=True)
StartTcpServer(context, address=("0.0.0.0", 502))
if __name__ == "__main__":
run_server()
```
这段代码定义了一个基本的Modbus TCP服务器，它监听所有接口上的502端口，并提供四个不同类型的寄存器供客户端读取或写入。
测试Modbus TCP服务器
完成上述设置后，可以在本地启动服务器以检查其是否正常工作。回到终端，导航到包含`modbus_server.py`文件的目录，并运行以下命令启动服务：
```bash
python3 modbus_server.py
```
如果一切顺利，你应该看到类似“Starting Modbus TCP Server on all interfaces”这样的消息表明服务器已成功启动。
使用Modbus TCP客户端进行测试
为了验证服务器的功能，我们可以使用另一个Python脚本来模拟客户端行为。创建一个新的Python脚本`modbus_client.py`，并添加以下
```python
from pymodbus.client.sync import ModbusTcpClient as ModbusClient
client = ModbusClient('localhost', port=502)
client.connect()
Read coils
rr = client.read_coils(0, 10)
print(rr.bits)
Write to holding registers
rq = client.write_registers(0, [10]10)
rr = client.read_holding_registers(0, 10)
print(rr.registers)
client.close()
```
运行此脚本应该会显示从服务器读取的数据以及写入的数据，从而证明Modbus TCP通讯的有效性。
通过以上步骤，你就可以在树莓派上成功地设置并测试一个Modbus TCP通讯系统了。这为后续更复杂的项目打下了坚实的基础，比如智能家居控制系统或者小型工厂自动化解决方案等。
