MATLAB与ModBus RTU设备进行串行通信

使用MATLAB与ModBus RTU设备进行串行通信的代码及说明，分为高级封装方法 （推荐）和底层手动实现两种方案：

一、高级封装方法（推荐，需Instrument Control Toolbox）

使用MATLAB内置的modbus对象简化通信流程，自动处理数据帧封装和CRC校验。

1. 初始化Modbus连接

matlab 复制代码

% 创建Modbus RTU对象
modbusObj = modbus('serialrtu', 'COM5', ...   % 串口号（根据设备修改）
    'BaudRate', 9600, ...                    % 波特率（需与设备一致）
    'Parity', 'none', ...                    % 校验位：none/even/odd
    'Timeout', 10, ...                       % 超时时间（秒）
    'WordOrder', 'little-endian');           % 字节序（设备相关）

% 检查连接状态
disp(modbusObj.Status); % 显示"Connected"表示成功

2. 读写操作示例

matlab 复制代码

%% 读取保持寄存器（功能码03）
% 参数：起始地址、寄存器数量、从机地址
data = read(modbusObj, 'holdingregs', 11, 8, 1); % 从地址11读8个寄存器，从机地址1
disp(data); % 输出：[值1, 值2, ..., 值8] 

%% 写入单个线圈（功能码05）
write(modbusObj, 'coils', 16385, 1); % 向线圈地址16385写入1（启动设备）

%% 写入多个寄存器（功能码16）
values = [100.5, 30.2]; % 待写入的数据（浮点数）
write(modbusObj, 'holdingregs', 29339, values, 'single'); % 从地址29339写入

二、底层手动实现（无工具箱）

通过串口对象手动构造Modbus帧，适合无工具箱或特殊需求场景。

1. 串口配置与CRC计算函数

matlab 复制代码

function crc = calculateCRC(data)
    % Modbus CRC-16算法（多项式0xFFFF）
    crc = uint16(65535);
    for i = 1:length(data)
        crc = bitxor(crc, uint16(data(i)));
        for j = 1:8
            flag = bitand(crc, 1);
            crc = bitshift(crc, -1);
            if flag
                crc = bitxor(crc, 40961); % 0xA001（多项式逆序）
            end
        end
    end
    crc = [bitand(crc, 255), bitshift(crc, -8)]; % 低字节在前
end

2. 读取保持寄存器（功能码03）

matlab 复制代码

% 配置串口
s = serialport('COM1', 9600, 'StopBits', 1, 'DataBits', 8, 'Parity', 'none');
configureTerminator(s, 'CR'); % 设置终止符（可选）

% 构造请求帧
deviceAddress = uint8(1);      % 从机地址
functionCode = uint8(3);       % 功能码03
startAddr = uint16(11);        % 起始地址
regCount = uint8(8);           % 寄存器数量
requestData = [deviceAddress, functionCode, ...
    typecast(startAddr, 'uint8'), regCount];
crc = calculateCRC(requestData); % CRC校验
requestFrame = [requestData, crc];

% 发送请求并接收响应
write(s, requestFrame, 'uint8');
pause(0.1); % 等待响应
response = read(s, s.NumBytesAvailable, 'uint8');

% 解析响应（数据段长度=2*regCount）
dataBytes = response(3:3+2*regCount-1); 
values = typecast(dataBytes, 'uint16'); % 转为16位整数

三、常见问题解决

数据分包/粘包

添加延迟和字节数检查：

matlab 复制代码

while s.NumBytesAvailable < 8  % 等待完整帧
    pause(0.01);
end
response = read(s, 8, 'uint8'); % 读取固定长度

字节序问题

设备若为小端序（低位在前），需调整数据解析：

matlab 复制代码

% 示例：将字节[0x34, 0x12] 解析为 0x1234
value = double(response(2))*256 + double(response(1));

MATLAB作为从站

需手动实现状态机响应主站指令（详见中的从站代码）。

四、调试技巧

虚拟串口测试

使用虚拟串口软件（如VSPD）和ModbusSlave模拟设备：
matlab 复制代码
```
% 虚拟串口对：COM4<->COM5
% MATLAB连接COM5，ModbusSlave连接COM4
```

帧数据打印

以十六进制显示收发帧：

matlab 复制代码

disp(sprintf('TX: %02X ', requestFrame)); % 发送帧
disp(sprintf('RX: %02X ', response));     % 接收帧

总结建议

首选高级封装方案：效率高、代码简洁，适合大多数场景；
特殊需求选底层实现：如自定义CRC、非标准协议或从站开发；
调试关键：虚拟串口测试 + 帧数据打印，快速定位通信故障。

参考代码模板：用于与ModBus RTU模式进行串行通信的matlab代码 https://www.youwenfan.com/contentcsd/98901.html

扩展阅读：功能码06（写寄存器）示例 https://blog.csdn.net/weixin_48867130/article/details/141607763