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如何在 reComputer R1000 上使用 RS485 和 Modbus

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本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

简介​

本文主要介绍如何使用 reComputer R1000 的 485 通信功能，并测试 RS485 和 Modbus 通信功能。

开始​

在开始此项目之前，您需要按照以下说明提前准备好硬件和软件。

硬件准备​

reComputer R1000
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软件​

  • 在您的 W10 电脑上使用 modbus poll。您也可以使用其他 Modbus 测试工具。
  • 在 reComputer R1000 和 W10 电脑上使用 modbusmechanic。您也可以使用其他 Modbus 测试工具。
  • 在您的 W10 电脑上使用 mobaxterm。您也可以使用其他串口测试工具。
  • 您需要在 reComputer R1000 上使用以下命令下载 minicom 工具：
sudo apt-get install minicom

硬件配置​

本次测试使用 RS485 转 USB 模块连接 reComputer R1000 和 W10 电脑。

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对于 ModbusTCP，我们使用以太网线将 W10 电脑和 reComputer R1000 连接到交换机，以确保它们在同一网络段。

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在 reComputer R1000v1.1 上配置 minicom​

注意： 在使用 minicom 进行 RS485 通信之前，请按照此处的说明安装 R1000 驱动程序。

第一步，安装 minicom​

在主机电脑和 reComputer R1000 上使用以下命令安装 minicom：

sudo apt install minicom

第二步，按以下步骤配置 minicom：​

按 Ctrl+Alt+T 打开终端，并输入以下命令：

sudo minicom -D /dev/ttyAMA*

其中 ttyAMA* 应为 ttyAMA2, ttyAMA3 或 ttyAMA4，具体取决于您使用的 RS485。

然后按 Ctrl+A，再按 Z，您将看到如下所示的 minicom 界面：

pir

按 o 配置 minicom，并选择 Serial port setup，您将看到如下界面：

pir

然后按 F 和 H 将 minicom 设置为 RS485 模式，结果如下所示：

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最后，选择 Exit 并按 Enter 退出配置，如下所示：

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reComputer R1000 v1.0 所需操作​

对于 reComputer R1000 v1.0，内置的 485 收发器的 DE 引脚默认处于不可控状态，这意味着接口只能单向传输数据（仅接收或仅发送）。

note

要区分硬件版本（v1.0 和 v1.1），您可以参考 reComputer R1000 V1.1 产品变更详情。

我们目前提供两种解决方案，一种是加载一个挂钩 UART 驱动的内核模块（推荐使用），另一种是基于应用层的解决方案，通过调用 libgpiod 来控制 DE 引脚。您可以根据需求选择其中一种。

内核模块解决方案（推荐）​

安装​

首先，您需要下载内核模块的源代码。它是一个独立的代码库，因此您可以直接克隆它。

git clone https://github.com/bclswl0827/r1000v1-rs485-autoflow
cd r1000v1-rs485-autoflow

接下来，您需要编译内核模块。

make

如果在编译时遇到错误，您可能需要安装与当前运行内核对应的内核头文件。假设您使用的是 Raspberry Pi OS，可以使用以下命令安装内核头文件。

sudo apt-get install linux-headers-$(uname -r)

之后，您可以再次编译内核模块。

加载内核模块​

编译完成后，您可以通过运行以下命令加载内核模块。

sudo insmod r1000v1-rs485-autoflow.ko

如果内核模块加载成功，您应该会在内核日志中看到以下消息，可以使用 dmesg 命令检查。

[  256.037465] r1000v1_rs485_autoflow: RS-485 interface has been hooked successfully

现在，您可以使用 minicom 工具测试 RS485 通信。您也可以使用其他串口测试工具（例如 picocom）。

要在启动时加载内核模块，您可以使用以下命令将该模块添加到 /etc/modules 文件中。

echo "r1000v1_rs485_autoflow" | sudo tee -a /etc/modules

模块注册后，您需要重启系统以使更改生效。

sudo reboot

卸载内核模块​

要卸载内核模块，可以运行以下命令，内置的 RS485 接口将恢复为仅接收模式。

sudo rmmod r1000v1-rs485-autoflow

使用 DKMS 添加模块​

DKMS（动态内核模块支持）是一种系统，可自动构建和安装内核模块，使其在多个内核版本中保持兼容性。通过使用 DKMS，您可以确保模块在内核更新后仍然兼容。

要使用 DKMS 添加此内核模块，请运行以下命令：

sudo make dkms_install

此命令将使用 DKMS 注册模块、编译模块并为当前内核版本安装模块。当内核将来升级时，DKMS 会自动重新构建并安装模块，因此您无需手动重新编译。

应用层解决方案​

使用脚本​

  • 除了本文中提到的方法，我们还提供了一个脚本，您可以通过以下命令执行。此脚本可以自动创建一个新的 /dev/ttyx，然后使用新创建的设备号进行 rs485/modbus rtu 通信即可。
    curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/Seeed-Projects/R1000-RS485-Util/main/setup_rs485.sh | sudo bash

手动设置​

首先，您需要下载我们提供的 C 程序，然后参考 ReadMe 的内容进行编译和运行。

git clone https://github.com/Seeed-Studio/seeed-linux-dtoverlays
cd seeed-linux-dtoverlays/tools/rs485_control_DE/
sudo apt-get install libgpiod-dev
gcc -o rs485_DE rs485_DE.c -lgpiod
sudo ./rs485_DE /dev/ttyAMA2 /dev/gpiochip0 6 /dev/ttyAMA10

此程序将创建一个新的 ttyAMAx 设备，其中设备号取决于运行程序时输入的参数。

note
  • 上述示例展示了如何使用一个 RS485 接口。如果您想使用三个 485 接口，可以使用以下脚本实现：
sudo ./rs485_DE /dev/ttyAMA2 /dev/gpiochip0 6 /dev/ttyAMA10 &
sudo ./rs485_DE /dev/ttyAMA3 /dev/gpiochip0 17 /dev/ttyAMA11 &
sudo ./rs485_DE /dev/ttyAMA5 /dev/gpiochip0 24 /dev/ttyAMA12 &

ttyAMA10~ttyAMA12 分别对应 ttyAMA2~ttyAMA5 一一对应。在您的应用中使用 ttyAMA10~ttyAMA12 进行正常通信（ttyAMA2~ttyAMA5 无法使用，您需要使用脚本新创建的设备号）。

使用 Modbus RTU 测试的步骤​

步骤 1: 在 reComputer R1000 上输入以下脚本以打开 minicom 软件

minicom -D /dev/ttyAMAx -b 9600

其中，-D 后面是您想要打开的设备号，-b 表示波特率，设备号需要是第一步中新创建的设备号。然后在 W10 PC 上打开 MobaXterm，创建一个新的串口终端，选择串口号，波特率为 9600；最后，您可以通过 RS485 进行双向通信。如图所示，在 reComputer R1000 上输入的内容可以通过 RS485 发送到 W10 PC 上，在 W10 PC 上输入的内容也可以发送到 reComputer R1000，双向通信正常。

步骤 2: 测试完 RS485 功能后，您可以进行 Modbus 功能测试。这一步允许 reComputer R1000 作为 Modbus 从机进行测试。在 reComputer R1000 上打开 ModbusMechanic 软件，选择设备号和波特率，然后点击左上角的模拟从机功能，添加两个线圈；然后在 W10 上打开 Modbus poll 作为主站读取从站的线圈。接着打开 Modbus poll 的显示窗口，您可以看到 Modbus RTU 的发送和接收消息正常。

步骤 3: 这一步允许 reComputer R1000 作为 Modbus 主机进行测试。在 reComputer R1000 和 W10 PC 上都打开 ModbusMechanic 软件，并选择设备号和波特率。W10 PC 的设置参考第三步。在 reComputer R1000 上选择 Read Coils(0x01) 读取从机的线圈，将 Slave Node 设置为 1，Register 选择您想要读取的地址，最后点击 Transmit packet。

使用 Modbus TCP 测试的步骤​

步骤 1: 在 Win10 PC 和 R1000 上打开 modbusmechanic

步骤 2: R1000 作为 Modbus TCP 主机。在 W10 PC 上点击 Tool => Start Slave Simulator，选择 TCP 作为 TYPE，选择 1 作为 Slave ID，然后添加 Coils；接着在 R1000 中输入 IP，并在 Scan group 中选择 Read Coil。输入 Slave Node 和 Register，最后点击 Transmit packet。您可以看到从机数据已成功读取。

步骤 3: R1000 作为 Modbus TCP 从机。参考第二步进行配置。您可以看到 R1000 作为从机可以正常读取数据。

在 R1000 中运行 Modbus TCP 从机程序需要监听 502 端口，这可能需要 sudo 权限。如果您的应用程序无法监听 502 端口，请尝试为其添加权限。

技术支持与产品讨论​

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