树莓派4通过Python与FT300力扭矩传感器通信故障排查

问题描述 #

在Mac上使用pyFT300项目代码可正常读取FT300力扭矩传感器数据，但在树莓派4上启用串口后，使用/dev/ttyACM0端口运行相同代码时，抛出以下错误：

raise NoResponseError("No communication with the instrument (no answer)")
minimalmodbus.NoResponseError: No communication with the instrument (no answer)

排查与解决步骤 #

1. 修复串口权限问题 #

树莓派普通用户默认无串口设备访问权限，执行以下命令添加用户到dialout组：

sudo usermod -aG dialout $USER

执行后重启树莓派生效，避免因权限不足导致串口读写失败。

2. 确认串口设备与参数匹配 #

• 检查实际端口路径：使用ls /dev/ttyACM*或ls /dev/ttyUSB*查看适配器识别的真实端口，部分RS485适配器可能被识别为ttyUSB0而非ttyACM0。
• 核对通信参数：确保代码中波特率(19200)、数据位(8)、校验位(N)、停止位(1)与传感器手册要求完全一致，树莓派默认串口配置可能存在冲突。

3. 强制启用Modbus RTU模式 #

FT300传感器使用Modbus RTU协议，需在初始化minimalmodbus时明确开启该模式，取消代码中对应行的注释：

ft300.mode = mm.MODE_RTU

4. 调整串口超时与发送延迟 #

树莓派串口响应速度与Mac存在差异，尝试修改以下参数：

• 延长超时时间：将TIMEOUT=1改为TIMEOUT=2
• 在发送停止流的0xff数据包后增加延迟，确保数据发送完成：

ser.write(packet)
time.sleep(0.1)  # 新增延迟
ser.close()

5. 检查硬件连接 #

• 确认RS485适配器的A/B线与传感器对应引脚正确连接，反接或交叉线会导致通信中断。
• 部分工业级RS485模块需要外部供电，检查适配器是否需额外供电才能正常工作。

6. 禁用树莓派内置串口控制台 #

即使启用了串口，树莓派默认可能将内置串口用作控制台，占用通信资源：

1. 执行sudo raspi-config
2. 选择Interface Options -> Serial Port
3. 选择否关闭串口控制台，是启用串口硬件

修改后的测试代码 #

#!/usr/bin/env python
import minimalmodbus as mm
import time
from math import *
import serial

######################
#Connection parameters
######################
print("hello")
#Communication setup
BAUDRATE=19200
BYTESIZE=8
PARITY="N"
STOPBITS=1
TIMEOUT=2  # 延长超时时间

PORTNAME="/dev/ttyACM0"  # 根据实际识别端口修改

SLAVEADDRESS=9

############################
#Desactivate streaming mode
############################

ser=serial.Serial(port=PORTNAME, baudrate=BAUDRATE, bytesize=BYTESIZE, parity=PARITY, stopbits=STOPBITS, timeout=TIMEOUT)

packet = bytearray()
sendCount=0
while sendCount<50:
  packet.append(0xff)
  sendCount=sendCount+1
ser.write(packet)
time.sleep(0.1)  # 增加延迟确保发送完成
ser.close()

####################
#Setup minimalmodbus
####################

mm.BAUDRATE=BAUDRATE
mm.BYTESIZE=BYTESIZE
mm.PARITY=PARITY
mm.STOPBITS=STOPBITS
mm.TIMEOUT=TIMEOUT

ft300=mm.Instrument(PORTNAME, slaveaddress=SLAVEADDRESS)
ft300.debug=True  # 开启调试查看通信报文
ft300.mode=mm.MODE_RTU  # 强制启用RTU模式

####################
#Functions
####################

def forceConverter(forceRegisterValue):
    force=0
    forceRegisterBin=bin(forceRegisterValue)[2:]
    forceRegisterBin="0"*(16-len(forceRegisterBin))+forceRegisterBin
    if forceRegisterBin[0]=="1":
        force=-1*(int("1111111111111111",2)-int(forceRegisterBin,2)+1)/100
    else:
        force=int(forceRegisterBin,2)/100
    return force

def torqueConverter(torqueRegisterValue):
    torque=0
    torqueRegisterBin=bin(torqueRegisterValue)[2:]
    torqueRegisterBin="0"*(16-len(torqueRegisterBin))+torqueRegisterBin
    if torqueRegisterBin[0]=="1":
        torque=-1*(int("1111111111111111",2)-int(torqueRegisterBin,2)+1)/1000
    else:
        torque=int(torqueRegisterBin,2)/1000
    return torque

####################
#Main program
####################

if __name__ == '__main__':
    try:
        registers=ft300.read_registers(180,6)
        fxZero=forceConverter(registers[0])
        fyZero=forceConverter(registers[1])
        fzZero=forceConverter(registers[2])
        txZero=torqueConverter(registers[3])
        tyZero=torqueConverter(registers[4])
        tzZero=torqueConverter(registers[5])
        
        while True:
            registers=ft300.read_registers(180,6)
            fx=round(forceConverter(registers[0])-fxZero,0)
            fy=round(forceConverter(registers[1])-fyZero,0)
            fz=round(forceConverter(registers[2])-fzZero,0)
            tx=round(torqueConverter(registers[3])-txZero,2)
            ty=round(torqueConverter(registers[4])-tyZero,2)
            tz=round(torqueConverter(registers[5])-tzZero,2)
            
            print("***Press Ctrl+C to stop the program***")
            print(f"fx={fx}N  fy={fy}N   fz={fz}N   tx={tx}N.m   ty={ty}N.m   tz={tz}N.m")
            time.sleep(0.5)
            
    except KeyboardInterrupt:
        print("Program ended")
        pass

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ricky Ortiz