Modbus RTU 协议

Modbus RTU 在 COM1 应答，部分型号的 COM2 也应答，从站 ID 相同。是否提供 Modbus 以型号接口为准。

使用前准备

通信前先完成下面七件事：

确认型号提供 Modbus。 对照适用产品；能通信时，读版本信息寄存器得到型号名，不确定时向技术支持确认。
关闭周期输出。 带 RS-485 接口的型号出厂不主动输出，无需关闭；其他型号见下方警告。
确认串口参数和从站 ID。 串口格式为 8N1，PLC 侧按此设置。出厂值见出厂默认配置；改过参数的，以记录的当前值为准，不确定时见失联恢复。
设置主机超时。 读取数据很快。写配置类寄存器要擦写 Flash，应答可能需要数十毫秒，偶尔接近 1 s。主机超时设为 1 s 以上。
整帧连续发送。 同一帧内字节之间不停顿。USB 转 RS-485 转换器有字节间延时选项时，请关闭。
只向具体的从站 ID 发请求，不用地址 0。 地址 0 是广播，总线上所有从站都会执行写请求，有的设备还会应答，造成总线冲突。
写后回读，配置只在需要时写。 Modbus 的回显只说明模块收到了请求，关键参数写入后读回确认，通则见配置流程与保存。配置完成后向寄存器 0x0000（CTRL）写 0x0000 保存。写配置寄存器可能触发 Flash 擦写，所以不要周期性写入。

警告

作 Modbus 从站前，先用 ASCII 命令关闭周期输出：LOG HI91 ONTIME 0，再执行 SAVECONFIG。已开启的其他周期帧同样要关闭。否则数据帧与应答混在一起，主机会解析出错误数据，且没有任何报错。

帧格式

寄存器为 16 位，大端（高字节在前）。校验为标准 Modbus CRC-16（初值 0xFFFF，多项式 0xA001），低字节在前。使用以下两个功能码：

功能码	作用	限制
`0x03`	读保持寄存器	单次读 1–125 个寄存器
`0x06`	写单个寄存器	每次写一个 16 位寄存器

PLC 中选择“读保持寄存器（FC03）”，不要选“读输入寄存器（FC04）”。本手册未介绍的功能码请不要使用。

读寄存器（0x03）：请求 ID 03 ADDR_H ADDR_L CNT_H CNT_L CRC_L CRC_H，其中 ID 为从站 ID，ADDR 为起始寄存器地址，CNT 为读取的寄存器个数。应答 ID 03 N DATA… CRC_L CRC_H，N 为数据字节数。

写寄存器（0x06）：请求 ID 06 ADDR_H ADDR_L DATA_H DATA_L CRC_L CRC_H，正常应答与请求相同（回显）。

注意

应答功能码的最高位为 1，表示模块拒绝了请求。请先改正请求，不要原样重发。
读取未定义、只写或已取消的寄存器不会报错，只返回 0，因此读取成功不能说明寄存器存在。

CRC 计算（C），算出的 crc 低字节先发送：

uint16_t modbus_crc16(const uint8_t *p, size_t n)   /* init 0xFFFF, poly 0xA001 */
{
    uint16_t crc = 0xFFFF;
    while (n--) {
        crc ^= *p++;
        for (int b = 0; b < 8; b++)
            crc = (crc & 1) ? (crc >> 1) ^ 0xA001 : crc >> 1;
    }
    return crc;
}

主机侧完整实现见官方 SDK 的 Python 版：modbus.py（读写寄存器）和 modbus_multinode.py（一条总线上轮询多台模块）。

寄存器列表

寄存器地址以十六进制表示。生效方式分两种：立即表示写入后马上生效；重启表示写入后先保存（向寄存器 0x0000 写 0x0000），再重启（写 0x00FF），重启后才生效。重启生效的项，写入后读回的已是新值，但尚未生效，以重启后的实际行为为准。

表中地址是报文里的协议地址，从 0 起。PLC 软件按 4xxxx 编号时，把地址换成十进制再加 1，例如 0x0034 = 52，对应 40053。

控制与配置寄存器

寄存器地址	名称	类型	R/W	取值与说明	生效
0x0000	CTRL	u16	W	写 `0x0000` 保存配置；写 `0x0001` 恢复出厂（见恢复出厂）；写 `0x00FF` 重启	立即
0x0004	UART1_BAUD	u16	R/W	串口波特率档位，见改波特率	重启
0x0005	MD_ID	u16	R/W	Modbus 从站 ID，1–247，出厂 80（0x50）；-I2C 型号同时是 I2C 设备地址，范围 0x08–0x77	立即
0x0006	PROFILE	u16	R/W	工作模式：0 = 6 轴、1 = 9 轴、4 = 人形机器人、5 = 室内低速机器人、7 = 低动态 / 倾角仪，见工作模式	重启
0x0007	COORD	u16	R/W	输出数据轴向：0 = 右-前-上（默认）、4 = ROS（REP-103），见输出数据轴向	重启
0x0008	MCAL_START	u16	W	启动地磁校准：`1` = 3D、`2` = 2D	立即
0x0009	MAIN_STATUS	u16	R	状态字，见 MAIN_STATUS 状态字。只解析该表中定义的位，其余位屏蔽后再判断	—
0x000A	MCAL_STATUS	u16	R	地磁校准状态：`0` 空闲、`1` 校准中、`3` 成功、`4` 失败	—
0x000B	MCAL_PROGRESS	u16	R	校准进度（%）：校准中 0–99，成功后 100	—
0x00A5	ATT_RST	u16	W	姿态零点，取值与含义同 `CONFIG ATT RST`：`0` 全部归零、`1` 航向临时清零、`2` 相对零点、`3` 自动校平、`5` 取消校平；`0` / `2` / `3` / `5` 写后保存。见姿态零点与校平	立即
0x00A6	URFR	u16	R/W	安装方向编码（十进制数，如 24），见安装方向	重启

CTRL（0x0000）、MCAL_START（0x0008）、ATT_RST（0x00A5）只写，读取返回 0。重启和恢复出厂后，模块不一定应答，处理方法见配置流程与保存。修改 PROFILE、COORD、URFR 后，先向 ATT_RST 写 5，后续步骤见设置顺序。

数据寄存器

数据寄存器均为只读，内容是模块的实时输出。

地址	名称	类型	单位 / 比例	说明
0x0034–0x0036	ACC X/Y/Z	i16	G，×0.00048828	加速度
0x0037–0x0039	GYR X/Y/Z	i16	deg/s，×0.061035	角速度
0x003A–0x003C	MAG X/Y/Z	i16	μT，×0.030517	磁场
0x003D–0x003E	ROLL	i32	deg，×0.001	横滚角，高字在前
0x003F–0x0040	PITCH	i32	deg，×0.001	俯仰角
0x0041–0x0042	YAW	i32	deg，×0.001	航向角，±180°
0x0043	TEMP	i16	°C，×0.01	温度
0x0044–0x0045	PRS	i32	Pa，×0.01	气压，仅带气压计的型号有效
0x0046–0x0049	Q0–Q3	i16	×0.0001	四元数 W/X/Y/Z
0x004A	INCLI_X	i16	deg，×0.011	倾角 X（横滚）
0x004B	INCLI_Y	i16	deg，×0.011	倾角 Y（俯仰）
0x004C–0x004D	CPUTIME	i32	ms	样本时刻，开机累计毫秒，不随对时切换；约 24.8 天后按 i32 解码为负值
0x004E–0x0050	HEAVE / SURGE / SWAY	i16	m，×0.01	MRU 位移（MRU 型号）
0x0051–0x0053	HEAVE / SURGE / SWAY 频率	i16	Hz，×0.01	MRU 频率（MRU 型号）

能一次读完的数据，用一次请求读取。同一次请求里的数据更接近同一时刻，分开的请求之间不保证对齐。例如读取 0x0034–0x004D（26 个寄存器），一次得到加速度到 CPUTIME 的全部数据。
整型输出按固定量程 ±16 G、±2000 deg/s、±1000 μT 换算，超出量程的读数不可信。需要完整量程或更高精度，使用 HI91 / HI83 的浮点输出，见数据字典。
版本与身份寄存器见读取版本信息。HI83 字段用串口命令 LOG HI83 MAP 设置，见 HI83 字段选择；-I2C 型号也可以写 HI83_MAP 寄存器，见I2C 配置寄存器。

地磁校准寄存器

先按校准步骤做好准备。下表给出各步骤对应的寄存器操作。

对应步骤	寄存器操作
第 1 步：切换工作模式	向寄存器 `0x0006`（PROFILE）写 `1`，向寄存器 `0x0000`（CTRL）写 `0x0000` 保存，再写 `0x00FF` 重启。重启后确认 MAIN_STATUS 的 `MAG_AIDING` 为 1
第 2 步：检查校准环境	无寄存器操作
第 3 步：执行校准	向寄存器 `0x0008`（MCAL_START）写 `1`（3D）或 `2`（2D），随后读寄存器 `0x000A`（MCAL_STATUS），确认变为 `1`。校准进行中不再写入
第 4 步：查询校准状态	每 1–2 s 读一次寄存器 `0x000A`（MCAL_STATUS）和 `0x000B`（MCAL_PROGRESS），直到 `0x000A` 为 `3`（成功）或 `4`（失败）。以状态值为准，不按固定时长判断
第 5 步：验证校准结果	无寄存器操作。校准成功后自动保存，验证方法见该步骤

常用配置示例

注意

以下报文均以出厂从站 ID 80（0x50）为例。改从站 ID 时，同步改报文第一字节；改 DATA 时也一样。两种改动都要重算 CRC。

写入、保存、重启和读回的顺序见寄存器列表开头的生效说明，下表是各步骤的报文。

操作	报文（Hex）
保存配置	`50 06 00 00 00 00 84 4B`
重启	`50 06 00 00 00 FF C4 0B`
恢复出厂（步骤见恢复出厂）	`50 06 00 00 00 01 45 8B`
设为 6 轴模式	`50 06 00 06 00 00 64 4A`
设为 9 轴模式	`50 06 00 06 00 01 A5 8A`
设为低动态 / 倾角仪模式（7）	`50 06 00 06 00 07 25 88`
输出数据轴向设为右-前-上（默认）	`50 06 00 07 00 00 35 8A`
输出数据轴向设为 ROS	`50 06 00 07 00 04 34 49`
全部归零（ATT_RST 0）	`50 06 00 A5 00 00 94 68`
相对零点（ATT_RST 2）	`50 06 00 A5 00 02 15 A9`
自动校平（ATT_RST 3）	`50 06 00 A5 00 03 D4 69`
取消校平（ATT_RST 5）	`50 06 00 A5 00 05 54 6B`

改波特率

寄存器 0x0004（UART1_BAUD）的档位码 0–8 依次对应下表。写入后向寄存器 0x0000（CTRL）写 0x0000 保存，再写 0x00FF 重启。发出重启后，主机切换到新波特率并清空接收缓冲，读回寄存器 0x0004 确认。

档位码	波特率	报文（ID = 0x50）	档位码	波特率	报文（ID = 0x50）
0	4800	`50 06 00 04 00 00 C5 8A`	5	115200	`50 06 00 04 00 05 05 89`
1	9600	`50 06 00 04 00 01 04 4A`	6	230400	`50 06 00 04 00 06 45 88`
2	19200	`50 06 00 04 00 02 44 4B`	7	460800	`50 06 00 04 00 07 84 48`
3	38400	`50 06 00 04 00 03 85 8B`	8	921600	`50 06 00 04 00 08 C4 4C`
4	57600	`50 06 00 04 00 04 C4 49`

注意

档位码只用表内的 0–8。读不到应答时见失联恢复。

改从站 ID

写寄存器 0x0005（MD_ID），格式为 [当前ID] 06 00 05 00 [新ID] CRC。例如把从站 ID 从 0x50 改为 0x51：

text

→ 50 06 00 05 00 51 55 B6    写寄存器 0x0005，新从站 ID = 0x51
← 50 06 00 05 00 51 55 B6    回显，第一字节仍是原从站 ID 0x50
→ 51 03 00 05 00 01 98 5B    之后使用新从站 ID，读寄存器 0x0005 确认
← 51 03 02 00 51 B9 B4
→ 51 06 00 00 00 00 85 9A    用新从站 ID 保存配置（寄存器 0x00 ← 0x0000）

从站 ID 立即生效，之后的报文使用新 ID 并重算 CRC。多从站总线上，一次只接一台模块，不要用广播地址修改。

设置安装方向

写寄存器 0x00A6（URFR），DATA 为安装方向编码（十进制数）转成的十六进制，例如 24 写 0x0018。每次设置后保存、重启，用 LOG USRCONFIG 读回（也可读寄存器 0x00A6），并抬车头、右侧下沉，验证姿态符号。完整的 24 种编码见安装方向，只写表内编码。

安装方向（X，Y，Z 箭头指向）	编码	十六进制	报文（ID = 0x50）
右，前，上（默认水平安装）	024	`0x0018`	`50 06 00 A6 00 18 64 62`
右，下，前（侧装，Y 朝下）	043	`0x002B`	`50 06 00 A6 00 2B 24 77`

读取版本信息

从寄存器 0x0070 起读 19 个寄存器，得到型号名、固件版本、引导程序版本和芯片 ID。

text

→ 50 03 00 70 00 13 08 5D
← 50 03 26 [型号名 16 字节] [固件版本 2 字节] [引导程序版本 2 字节] [0x007A–0x007E 10 字节] [芯片 ID 8 字节] [CRC_L] [CRC_H]

应答共 43 字节，数据区 38 字节，每个寄存器高字节在前：

寄存器	数据区字节偏移	内容
`0x0070–0x0077`	0–15	型号名（PNAME），ASCII
`0x0078`	16–17	固件版本（SW_VER），与 `LOG VERSION` 的 `APP_VER=<固件版本>` 对应
`0x0079`	18–19	引导程序版本（BL_VER），与 `BL_VER=<引导程序版本>` 对应
`0x007A–0x007E`	20–29	保留，忽略
`0x007F–0x0082`	30–37	芯片唯一 ID，与 `UUID=<芯片 ID>` 对应

产品序列号用 ASCII 命令 LOG VERSION 读取其中的 SN=<序列号>。

读取 IMU/AHRS 数据

从寄存器 0x0034 起读 15 个寄存器（加速度、角速度、磁场、横滚、俯仰、航向），数据区 30 字节：

text

→ 50 03 00 34 00 0F 49 81
← 50 03 1E FF 01 03 B0 06 50 FC C9 FF 7C 00 91 01 D5 FD DB FD 27 00 00 21 FF 00 00 7F F6 FF FD 73 E7 3F 04

按寄存器列表的比例因子换算：

物理量	轴	寄存器值	原始值	物理值
加速度（G，×0.00048828）	X	`FF 01`	−255	−0.1245
	Y	`03 B0`	944	0.4609
	Z	`06 50`	1616	0.7891
角速度（deg/s，×0.061035）	X	`FC C9`	−823	−50.232
	Y	`FF 7C`	−132	−8.057
	Z	`00 91`	145	8.850
磁场（μT，×0.030517）	X	`01 D5`	469	14.312
	Y	`FD DB`	−549	−16.754
	Z	`FD 27`	−729	−22.247
横滚（deg，×0.001）	—	`00 00` `21 FF`	8703	8.703
俯仰（deg，×0.001）	—	`00 00` `7F F6`	32758	32.758
航向（deg，×0.001）	—	`FF FD` `73 E7`	−166937	−166.937

警告

32 位量（欧拉角、气压、CPUTIME）是大端，占两个连续寄存器，高字在前，需成对读取。先拼成完整的 i32，再乘比例因子，例如 FF FD 73 E7 → 0xFFFD73E7 = −166937 → −166.937°。把两个寄存器分别按 i16 解码，得到的角度是错的，且不会报错。

读取倾角

倾角寄存器随时可读，无需另外开启。从寄存器 0x004A 起读 2 个寄存器，按 i16 有符号数乘 0.011 换算为度：

text

→ 50 03 00 4A 00 02 E8 5C
← 50 03 04 00 64 FF 38 BB 0B

X = 0x0064 = 100 → 1.100°，Y = 0xFF38 = −200 → −2.200°。倾角的范围、工作模式和零点设置见倾角输出，零点向寄存器 0x00A5（ATT_RST）写 2。

读取 MRU 数据

MRU 型号从寄存器 0x004E 起读 6 个寄存器：

text

→ 50 03 00 4E 00 06 A8 5E
← 50 03 0C [HEAVE] [SURGE] [SWAY] [HEAVE 频率] [SURGE 频率] [SWAY 频率] [CRC_L] [CRC_H]

每项 2 字节 i16，高字节在前。位移比例因子 ×0.01 m，频率比例因子 ×0.01 Hz。MRU 输出含义见MRU 输出。

Modbus RTU 协议 ​

使用前准备 ​

帧格式 ​

寄存器列表 ​

控制与配置寄存器 ​

数据寄存器 ​

地磁校准寄存器 ​

常用配置示例 ​

改波特率 ​

改从站 ID ​

设置安装方向 ​

读取版本信息 ​

读取 IMU/AHRS 数据 ​

读取倾角 ​

读取 MRU 数据 ​

Modbus RTU 协议

使用前准备

帧格式

寄存器列表

控制与配置寄存器

数据寄存器

地磁校准寄存器

常用配置示例

改波特率

改从站 ID

设置安装方向

读取版本信息

读取 IMU/AHRS 数据

读取倾角

读取 MRU 数据