Modbus Force Reader

通过 USB 转 RS485 接口读取力传感器的 Modbus RTU 寄存器，并在终端持续打印力值。 程序的通信路径是只读的，只使用 0x03 功能码，不会修改标定参数、清零或写入设备。

协议默认值

本项目依据随设备提供的《Modbus RTU 协议 (V3.80)》和《Modbus RTU 指令解析》实现：

• 从站地址：1
• 串口：9600 8N1
• 毛重（实时力值）：寄存器偏移 80，即文档中的 40081 和 40082
• 数据：高字在前的有符号 32 位补码整数
• 单通道默认请求：01 03 00 50 00 02 C4 1A

地址参数采用 Modbus 报文中的零基偏移，不要把 40081 直接传给 --register；对应参数是 --register 80 或 --register 0x50。

接线

1. 传感器/变送器的 A（或 D+）连接 USB-RS485 的 A（或 D+）。
2. B（或 D-）连接 B（或 D-）。
3. 建议连接信号地 GND；传感器供电按其铭牌和说明书单独连接。
4. 如果一直超时，可在断电后尝试对调 A/B，不同厂商的标记习惯可能相反。

不要把传感器电源正极接到 USB-RS485 的信号端。

安装（mamba / conda）

使用独立环境 modbus-force-reader。在项目目录执行：

cd /home/xyq/modbus-force-reader
mamba env create -f environment.yml
conda activate modbus-force-reader
python -m pip install --no-build-isolation --no-deps -e .

如果只安装了 conda，将 mamba env create 替换为 conda env create 即可。 依赖由环境文件安装，最后一步把本项目及命令行入口安装到该环境。 后续打开终端时先执行 conda activate modbus-force-reader。

无需激活环境也可以运行：

mamba run -n modbus-force-reader modbus-force-reader --port /dev/ttyUSB0

已有环境更新配置后，在项目目录执行：

mamba env update -n modbus-force-reader -f environment.yml
mamba run -n modbus-force-reader python -m pip install --no-build-isolation --no-deps -e .

列出串口，确认 USB-RS485 对应的设备名：

modbus-force-reader --list-ports

程序要求明确传入串口，不会自动选择或打开检测到的设备。

使用

读取一次：

modbus-force-reader --port /dev/ttyUSB0 --once --show-frames

持续读取（默认每次读取后等待 100 ms，按 Ctrl+C 停止）：

modbus-force-reader --port /dev/ttyUSB0

默认读取设备状态寄存器偏移 8 的小数位和偏移 104 的单位， 将毛重转换为 N（牛顿）。终端同一行刷新当前力及本次运行的绝对值峰值， 重定向输出或 --show-frames 时逐行输出。启动后不要同时修改设备标定或单位；修改后重启程序。

例如当前设备单位为 N、小数位为 1，寄存器值 146 对应 14.6 N。 示例输出：

Reading /dev/ttyUSB0: slave=1, baud=9600, format=8N1, channel=1, register=80 (0x0050)
当前力: +13.2000 N  |  峰值(绝对值): 13.2000 N

如果设备已按 0.001 N/计数 标定，可仅对显示值应用倍率和单位：

modbus-force-reader --port /dev/ttyUSB0 --scale 0.001 --unit N

--scale 和 --unit 只改变终端显示，不会修改传感器配置。实际物理单位和小数位必须以 当前设备的标定设置为准。手动换算必须同时提供 --scale 和 --unit，优先于自动换算。 自动模式遇到未设置或未知单位时会提示错误，不会猜测单位。 若设备单位是 g、kg 或 t，使用标准重力 9.80665 m/s² 换算等效力。 显示小数位不代表测量精度；实际准确性取决于设备标定。

查看原始值：modbus-force-reader --port /dev/ttyUSB0 --raw。 自定义寄存器须使用手动换算或 --raw，避免套用毛重的单位设置。

多通道设备可用 --channel。程序按协议公式 80 + 500 × (通道号 - 1) 计算每个通道的毛重寄存器：

modbus-force-reader --port /dev/ttyUSB0 --channel 6

常用参数：

--slave-id 1                 Modbus 从站地址，范围 1..247
--baudrate 9600              波特率
--parity N                   校验：N、E 或 O
--stopbits 1                 停止位：1 或 2
--register 80                通道 1 的零基寄存器偏移
--channel 1                  通道号，范围 1..8
--word-order high-low        32 位数据字序
--interval 0.1               轮询周期（秒）
--timeout 0.5                串口超时（秒）
--once                       只读一次
--raw                        显示原始计数，跳过单位查询
--show-frames                打印十六进制收发帧

常见问题

• Permission denied：将当前用户加入 dialout 组后重新登录，例如 sudo usermod -aG dialout "$USER"。
• serial timeout：检查设备名、供电、A/B 接线、从站地址、波特率和校验方式。
• CRC mismatch：通常是串口参数不一致、线路干扰或读取了错误设备。
• 数值数量级不对：核对设备标定、小数位和重量单位，再设置 --scale 与 --unit。
• 数值高低字颠倒：尝试 --word-order low-high。

开发验证

无需连接硬件即可运行协议与串口模拟测试：

mamba run -n modbus-force-reader python -B -m unittest discover -s tests -v