哈嘍大家好，我是鋼板獸！

今天更新一篇和ROS相關的文章，有個項目需求是在ROS中獲取并發布UBS式傳感器的溫濕度，我使用的溫濕度傳感器簡介如下：

DL11- MC-S1 溫濕度傳感器通過USB 接口采用標準MODBUS RTU 協議通信，采用高精度的SHT40測量單元。

一開始嘗試通過pymodbus通信，但是在安裝好對應的依賴后依然不成功，于是使用字節級Modbus報文構造，通過 Python 的 pyserial 庫以字節流形式與設備通信。

1.Modbus RTU 協議原理

Modbus RTU 是一種工業標準的串行通信協議，采用主從架構，每幀通信格式如下：

字段	長度	說明
地址	1B	從設備地址，通常為 1
功能碼	1B	0x03 表示讀保持寄存器
起始地址	2B	要讀取的寄存器起始地址
寄存器數量	2B	要讀取的寄存器個數
CRC 校驗	2B	幀末尾附帶的錯誤校驗值

請求幀解析：

01 03 00 00 00 02 C4 0B

• 01：設備地址（從站地址 1）
• 03：功能碼，表示“讀取保持寄存器”
• 00 00：寄存器起始地址 = 0x0000，即溫度寄存器
• 00 02：讀取 2 個寄存器（溫度 + 濕度）
• C4 0B：CRC 校驗（低位在前，高位在后）

響應幀解析：

01 03 04 01 19 02 11 EB 64

• 01：從站地址
• 03：功能碼
• 04：后續數據字節數（4 字節）
• 01 19：寄存器 0x0000 的值 → 281（溫度 28.1°C）
• 02 11：寄存器 0x0001 的值 → 529（濕度 52.9%RH）
• EB 64：CRC 校驗

2.調試串口

1. 查看串口是否被識別：

   ls /dev/ttyUSB*
   

2. 串口權限設置：

   sudo usermod -aG dialout $USER
   # 重啟系統后生效
   

3.Ros節點

1. 腳本路徑

   ~/catkin_ws/src/temperature_sensor/scripts/modbus_raw_node.py
   

2. 節點代碼

   節點要實現的功能：

   • 每秒向串口寫入 Modbus 請求報文
   • 讀取 9 字節返回幀，并解析溫濕度原始值
   • 構造 ROS 消息并發布到 /sensor/temperature 與 /sensor/humidity

   #!/usr/bin/env python3  
   import rospy             
   import serial            
   from sensor_msgs.msg import Temperature  # 引入標準溫度消息類型
   from std_msgs.msg import Float32         # 引入標準浮點數消息類型# 解析 Modbus 響應幀，提取溫濕度
   def parse_modbus_response(data):if len(data) != 9 or data[0] != 0x01 or data[1] != 0x03:return None, None  # 幀長度或地址/功能碼錯誤則返回空值temp_raw = data[3] << 8 | data[4]  # 拼接為溫度原始值hum_raw = data[5] << 8 | data[6]   # 拼接為濕度原始值temp = temp_raw / 10.0  # 轉換為實際溫度值hum = hum_raw / 10.0    # 轉換為實際濕度值return temp, hum# 主函數def main():rospy.init_node("modbus_raw_temperature_node")  # 初始化 ROS 節點# 獲取串口參數port = rospy.get_param("~port", "/dev/ttyUSB0")  # 默認串口設備baudrate = rospy.get_param("~baudrate", 9600)     # 默認波特率# 初始化兩個 ROS 發布器temp_pub = rospy.Publisher("/sensor/temperature", Temperature, queue_size=10)hum_pub = rospy.Publisher("/sensor/humidity", Float32, queue_size=10)try:# 嘗試打開串口ser = serial.Serial(port=port, baudrate=baudrate, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=1)rospy.loginfo("串口連接成功")except Exception as e:rospy.logerr(f"串口打開失敗: {e}")returnrate = rospy.Rate(1)  # 循環頻率：1Hzwhile not rospy.is_shutdown():request = bytes.fromhex("01 03 00 00 00 02 C4 0B")  # 構造 Modbus 請求幀ser.write(request)  # 向串口寫入請求response = ser.read(9)  # 讀取9字節響應temp, hum = parse_modbus_response(response)  # 解析響應數據now = rospy.Time.now()  # 獲取當前時間戳if temp is not None:msg = Temperature()msg.header.stamp = nowmsg.temperature = tempmsg.variance = 0.0temp_pub.publish(msg)  # 發布溫度消息rospy.loginfo(f"溫度: {temp} ℃")if hum is not None:hum_pub.publish(Float32(data=hum))  # 發布濕度消息rospy.loginfo(f"濕度: {hum} %RH")rate.sleep()  # 等待下一次循環ser.close()  # 程序退出時關閉串口if __name__ == "__main__":main()  # 調用主函數啟動節點
   

3. 添加執行權限

   chmod +x modbus_raw_node.py
   

4. 運行

   rosrun temperature_sensor modbus_raw_node.py _port:=/dev/ttyUSB0
   

5. 話題發布

   rostopic echo /sensor/temperature
   rostopic echo /sensor/humidit
   

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