RS485通信

概述

本章演示如何使用 YFAir8000 的 4 路 RS485 接口，通过 Modbus RTU 主站协议 轮询 YF3610-TH 温湿度传感器数据（1 路温度 + 1 路湿度）。

Modbus RTU 主站库来自开源项目 luatos-modbus-rtu，支持帧构建/解析、CRC16 校验、UART 收发及回调机制。

技术栈

运行环境：LuatOS（合宙 Air8000W 模组）
串口：UART1 / UART3 / UART11 / UART12（对应 RS485-1 ~ RS485-4）
协议：Modbus RTU 主站
从站地址：0xFD，功能码 0x03（读保持寄存器）

注意

UART3 使用芯片引脚 25(RXD) / 26(TXD)，需通过 pins_Air8000W.json 配置引脚复用（见下方引脚配置）
UART11 / UART12 由 WiFi 芯片提供，需先烧录 WiFi 固件

程序流程

main.lua
  │
  ├─ 1. require("ModbusRTU_Master")  → 加载主站库
  │
  ├─ 2. ModbusRTU_Master:new() ×4   → 创建 4 路主站实例
  ├─ 3. init({uartid=n, baudrate=9600}) → 初始化串口
  │
  ├─ 4. set_receive_callback()       → 注册接收回调（解析温湿度）
  │
  ├─ 5. sys.taskInit() 发送任务      → 循环轮询
  │      UART12 → UART11 → UART3 → UART1
  │      间隔 300ms，每轮间隔 1s
  │
  └─ 6. 接收回调                      → 解析响应帧 → 大端序取温湿度

项目结构

02 - 4路485测试/
├── main.lua                  # 主程序入口
├── ModbusRTU_Master.lua      # Modbus RTU 主站协议库
└── json/
    └── pins_Air8000W.json    # 芯片引脚定义（UART3 引脚复用依赖此文件）

复用引脚配置（pins_Air8000W.json）

YFAir8000 网关使用芯片引脚 25(RXD) / 26(TXD) 作为 UART3，这两个引脚默认并非串口功能，需通过 Luatools 的引脚复用功能配置（详见合宙官方教程）。

操作步骤：

打开 Luatools → 项目设置 → 引脚复用
选择芯片型号，勾选 UART3 功能
配置将自动生成到 json/pins_Air8000W.json，文件名和路径必须保持一致，Luatools 才能识别文件名一定要是和路径最好和我的一样json下pins_Air8000W.json文件

复用引脚_步骤一复用引脚_步骤二复用引脚_步骤三复用引脚_步骤四

核心代码详解

1. 串口初始化

LuatOS 中串口直接用 ID 号操作：

local modbus_uart1  = ModbusRTU_Master:new()
local modbus_uart3  = ModbusRTU_Master:new()
local modbus_uart11 = ModbusRTU_Master:new()
local modbus_uart12 = ModbusRTU_Master:new()

-- 默认配置：波特率9600, 8数据位, 1停止位, 无校验
modbus_uart1:init({uartid = 1,  baudrate = 9600})
modbus_uart3:init({uartid = 3,  baudrate = 9600})
modbus_uart11:init({uartid = 11, baudrate = 9600})
modbus_uart12:init({uartid = 12, baudrate = 9600})

2. 发送 Modbus 请求帧

-- 功能码 0x03：读保持寄存器
-- 从站地址 0xFD，起始地址 0x0000，读取 2 个寄存器
modbus_uart12:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))

3. 接收回调与温湿度解析

local function create_recv_handler(uart_id)
    return function(frame)
        if frame.fun == 0x03 and #frame.payload >= 4 then
            -- 大端序解析（高位在前）
            local t = (frame.payload:byte(1) * 256 + frame.payload:byte(2)) / 10.0
            local h = (frame.payload:byte(3) * 256 + frame.payload:byte(4)) / 10.0
            log.info("UART" .. uart_id,
                string.format("温度:%.1f℃ 湿度:%.1f%%RH", t, h))
        end
    end
end

modbus_uart1:set_receive_callback(create_recv_handler(1))
modbus_uart3:set_receive_callback(create_recv_handler(3))
modbus_uart11:set_receive_callback(create_recv_handler(11))
modbus_uart12:set_receive_callback(create_recv_handler(12))

4. 4 路轮询时序

sys.taskInit(function()
    while true do
        modbus_uart12:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))
        sys.wait(300)
        modbus_uart11:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))
        sys.wait(300)
        modbus_uart3:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))
        sys.wait(300)
        modbus_uart1:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))
        sys.wait(1000)  -- 每轮间隔 1 秒
    end
end)

5. CRC16 校验与帧构建

-- CRC16 Modbus 计算
function ModbusRTU_Master:crc16(data)
    return crypto.crc16_modbus(data)
end

-- 构建完整 Modbus 帧：地址 + 功能码 + 数据 + CRC
function ModbusRTU_Master:build_frame(addr, fun, data)
    local frame = string.char(addr, fun) .. data
    local crc = self:crc16(frame)
    local pack_crc = pack.pack("H", crc)  -- 大端打包
    return frame .. pack_crc
end

全部代码

ModbusRTU_Master.lua

ModbusRTU_Master.lua
local ModbusRTU_Master = {}

local DEFAULT_CONFIG = {
    uartid = 1,
    baudrate = 9600,
    databits = 8,
    stopbits = 1,
    parity = uart.None,
    endianness = uart.LSB,
    buffer_size = 1024,
}

function ModbusRTU_Master:new()
    local obj = {}
    setmetatable(obj, self)
    self.__index = self
    return obj
end

function ModbusRTU_Master:init(config)
    config = config or {}
    for key, default_value in pairs(DEFAULT_CONFIG) do
        if config[key] == nil then config[key] = default_value end
    end
    self.config = config
    uart.setup(
        config.uartid, config.baudrate, config.databits,
        config.stopbits, config.parity, config.endianness,
        config.buffer_size, config.gpio_485,
        config.rx_level, config.tx_delay
    )
    log.info("ModbusRTU_Master init:", json.encode(config))
end

function ModbusRTU_Master:crc16(data)
    return crypto.crc16_modbus(data)
end

function ModbusRTU_Master:parse_frame(data)
    if not data or #data < 5 then
        return nil, "帧长度不足"
    end
    local addr = data:byte(1)
    local fun = data:byte(2)
    local byte_len = data:byte(3)
    if #data < (3 + byte_len + 2) then
        return nil, "数据域不完整"
    end
    local payload = data:sub(4, 4 + byte_len - 1)
    local crc_data = data:sub(-2, -1)
    local idx, crc_received = pack.unpack(crc_data, "H")
    local crc_calculated = self:crc16(data:sub(1, -3))
    if crc_received == crc_calculated then
        return {
            addr = addr, fun = fun, byte = byte_len,
            payload = payload, crc = crc_received
        }
    else
        return nil, "CRC 校验失败"
    end
end

function ModbusRTU_Master:build_frame(addr, fun, data)
    local frame = string.char(addr, fun) .. data
    local crc = self:crc16(frame)
    local pack_crc = pack.pack("H", crc)
    return frame .. pack_crc
end

function ModbusRTU_Master:send_command(addr, fun, data, interval)
    local uartid = self.config.uartid
    local cmd = self:build_frame(addr, fun, data)
    if interval then
        sys.timerLoopStart(function()
            uart.write(uartid, cmd)
        end, interval * 1000)
    else
        uart.write(uartid, cmd)
    end
end

function ModbusRTU_Master:set_receive_callback(callback)
    local uartid = self.config.uartid
    uart.on(uartid, "receive", function(id, len)
        local data = uart.read(id, len or 0)
        if #data > 0 then
            local frame, err = self:parse_frame(data)
            if frame then
                callback(frame)
            else
                log.warn("Modbus解析失败", err)
            end
        end
    end)
end

function ModbusRTU_Master:set_sent_callback(callback)
    uart.on(self.config.uartid, "sent", function(id)
        if callback then callback(id) end
    end)
end

return ModbusRTU_Master

main.lua

main.lua
-- 从上往下分别是串口12，串口11，串口3，串口1
-- 使用uart11、12之前需要先烧录wifi固件
PROJECT = "modbus_rtu_gateway"
VERSION = "1.0.0"

local sys = require("sys")
local ModbusRTU_Master = require("ModbusRTU_Master")

if wdt then
    wdt.init(9000)
    sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000)
end

log.setLevel(log.LOG_INFO)

-- 创建4个Modbus主站实例
local modbus_uart1  = ModbusRTU_Master:new()
local modbus_uart3  = ModbusRTU_Master:new()
local modbus_uart11 = ModbusRTU_Master:new()
local modbus_uart12 = ModbusRTU_Master:new()

modbus_uart1:init({uartid = 1,  baudrate = 9600})
modbus_uart3:init({uartid = 3,  baudrate = 9600})
modbus_uart11:init({uartid = 11, baudrate = 9600})
modbus_uart12:init({uartid = 12, baudrate = 9600})

local sensor_data = {
    uart1  = {t = 0, h = 0},
    uart3  = {t = 0, h = 0},
    uart11 = {t = 0, h = 0},
    uart12 = {t = 0, h = 0}
}

local function create_recv_handler(uart_id)
    return function(frame)
        if frame.fun == 0x03 and #frame.payload >= 4 then
            local t = (frame.payload:byte(1) * 256 + frame.payload:byte(2)) / 10.0
            local h = (frame.payload:byte(3) * 256 + frame.payload:byte(4)) / 10.0
            sensor_data["uart" .. uart_id].t = t
            sensor_data["uart" .. uart_id].h = h
            log.info("UART" .. uart_id,
                string.format("温度:%.1f℃ 湿度:%.1f%%RH", t, h))
        end
    end
end

modbus_uart1:set_receive_callback(create_recv_handler(1))
modbus_uart3:set_receive_callback(create_recv_handler(3))
modbus_uart11:set_receive_callback(create_recv_handler(11))
modbus_uart12:set_receive_callback(create_recv_handler(12))

sys.taskInit(function()
    while true do
        modbus_uart12:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))
        sys.wait(300)
        modbus_uart11:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))
        sys.wait(300)
        modbus_uart3:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))
        sys.wait(300)
        modbus_uart1:send_command(0xFD, 0x03, string.char(0x00, 0x00, 0x00, 0x02))
        sys.wait(1000)
    end
end)

sys.run()

概述​

程序流程​

项目结构​

复用引脚配置（pins_Air8000W.json）​

核心代码详解​

1. 串口初始化​

2. 发送 Modbus 请求帧​

3. 接收回调与温湿度解析​

4. 4 路轮询时序​

5. CRC16 校验与帧构建​

全部代码​

ModbusRTU_Master.lua​

main.lua​

概述