在ROS中获取并发布UBS式传感器的温湿度

哈喽大家好，我是钢板兽！

今天更新一篇和ROS相关的文章，有个项目需求是在ROS中获取并发布UBS式传感器的温湿度，我使用的温湿度传感器简介如下：

DL11- MC-S1 温湿度传感器通过USB 接口采用标准MODBUS RTU 协议通信，采用高精度的SHT40测量单元。

一开始尝试通过pymodbus通信，但是在安装好对应的依赖后依然不成功，于是使用字节级Modbus报文构造，通过 Python 的 pyserial 库以字节流形式与设备通信。

1.Modbus RTU 协议原理

Modbus RTU 是一种工业标准的串行通信协议，采用主从架构，每帧通信格式如下：

字段	长度	说明
地址	1B	从设备地址，通常为 1
功能码	1B	0x03 表示读保持寄存器
起始地址	2B	要读取的寄存器起始地址
寄存器数量	2B	要读取的寄存器个数
CRC 校验	2B	帧末尾附带的错误校验值

请求帧解析：

01 03 00 00 00 02 C4 0B

• 01：设备地址（从站地址 1）
• 03：功能码，表示“读取保持寄存器”
• 00 00：寄存器起始地址 = 0x0000，即温度寄存器
• 00 02：读取 2 个寄存器（温度 + 湿度）
• C4 0B：CRC 校验（低位在前，高位在后）

响应帧解析：

01 03 04 01 19 02 11 EB 64

• 01：从站地址
• 03：功能码
• 04：后续数据字节数（4 字节）
• 01 19：寄存器 0x0000 的值 → 281（温度 28.1°C）
• 02 11：寄存器 0x0001 的值 → 529（湿度 52.9%RH）
• EB 64：CRC 校验

2.调试串口

1. 查看串口是否被识别：

   ls /dev/ttyUSB*
   

2. 串口权限设置：

   sudo usermod -aG dialout $USER
   # 重启系统后生效
   

3.Ros节点

1. 脚本路径

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

2. 节点代码

   节点要实现的功能：

   • 每秒向串口写入 Modbus 请求报文
   • 读取 9 字节返回帧，并解析温湿度原始值
   • 构造 ROS 消息并发布到 /sensor/temperature 与 /sensor/humidity

   #!/usr/bin/env python3  
   import rospy             
   import serial            
   from sensor_msgs.msg import Temperature  # 引入标准温度消息类型
   from std_msgs.msg import Float32         # 引入标准浮点数消息类型# 解析 Modbus 响应帧，提取温湿度
   def parse_modbus_response(data):if len(data) != 9 or data[0] != 0x01 or data[1] != 0x03:return None, None  # 帧长度或地址/功能码错误则返回空值temp_raw = data[3] << 8 | data[4]  # 拼接为温度原始值hum_raw = data[5] << 8 | data[6]   # 拼接为湿度原始值temp = temp_raw / 10.0  # 转换为实际温度值hum = hum_raw / 10.0    # 转换为实际湿度值return temp, hum# 主函数def main():rospy.init_node("modbus_raw_temperature_node")  # 初始化 ROS 节点# 获取串口参数port = rospy.get_param("~port", "/dev/ttyUSB0")  # 默认串口设备baudrate = rospy.get_param("~baudrate", 9600)     # 默认波特率# 初始化两个 ROS 发布器temp_pub = rospy.Publisher("/sensor/temperature", Temperature, queue_size=10)hum_pub = rospy.Publisher("/sensor/humidity", Float32, queue_size=10)try:# 尝试打开串口ser = serial.Serial(port=port, baudrate=baudrate, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, timeout=1)rospy.loginfo("串口连接成功")except Exception as e:rospy.logerr(f"串口打开失败: {e}")returnrate = rospy.Rate(1)  # 循环频率：1Hzwhile not rospy.is_shutdown():request = bytes.fromhex("01 03 00 00 00 02 C4 0B")  # 构造 Modbus 请求帧ser.write(request)  # 向串口写入请求response = ser.read(9)  # 读取9字节响应temp, hum = parse_modbus_response(response)  # 解析响应数据now = rospy.Time.now()  # 获取当前时间戳if temp is not None:msg = Temperature()msg.header.stamp = nowmsg.temperature = tempmsg.variance = 0.0temp_pub.publish(msg)  # 发布温度消息rospy.loginfo(f"温度: {temp} ℃")if hum is not None:hum_pub.publish(Float32(data=hum))  # 发布湿度消息rospy.loginfo(f"湿度: {hum} %RH")rate.sleep()  # 等待下一次循环ser.close()  # 程序退出时关闭串口if __name__ == "__main__":main()  # 调用主函数启动节点
   

3. 添加执行权限

   chmod +x modbus_raw_node.py
   

4. 运行

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

5. 话题发布

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

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