1. Arduino PLC 核心操作（命令行/腳本化）

Arduino PLC（如Arduino Industrial 101）可通過arduino-cli實現命令行編譯/上傳，替代圖形化IDE：

# 安裝arduino-cli（Linux/macOS）
curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/arduino/arduino-cli/master/install.sh | sh
# 初始化配置
arduino-cli config init
# 安裝PLC核心（以Industrial 101為例）
arduino-cli core install arduino:avr
# 編譯PLC程序（替換為你的 sketch 路徑）
arduino-cli compile --fqbn arduino:avr:industrial101 /path/to/your/sketch
# 上傳到PLC（替換串口名，如/dev/ttyUSB0）
arduino-cli upload -p /dev/ttyUSB0 --fqbn arduino:avr:industrial101 /path/to/your/sketch

2. Termux 操作 ESP32 關鍵步驟

Termux（安卓終端）中可搭建ESP32開發環境，核心命令：

# 安裝依賴
pkg install git python3 py3-pip gcc make libffi openssl
# 安裝esptool（燒錄工具）
pip3 install esptool
# 克隆ESP-IDF（適配ESP32的版本）
git clone --depth 1 --branch v4.4 https://github.com/espressif/esp-idf.git
# 安裝ESP-IDF依賴
cd esp-idf
./install.sh esp32
# 配置環境變量
. ./export.sh
# 燒錄固件到ESP32（替換串口名/固件路徑，Termux串口通常為/dev/ttyUSB0或/dev/ttyACM0）
esptool.py --port /dev/ttyUSB0 write_flash 0x1000 /path/to/your/esp32_firmware.bin

3. 兩者聯動（PLC ? ESP32）

若需Arduino PLC與ESP32通信，可通過串口/Modbus實現，核心代碼片段（Arduino PLC端）：

#include < ModbusRTU.h >
ModbusRTU mb;
void setup() {
  Serial.begin(9600); // 與ESP32串口波特率一致
  mb.begin(&Serial);
  mb.slave(1); // 從機地址
}
void loop() {
  mb.poll();
  // 讀取ESP32發送的寄存器數據（示例：讀取寄存器0的值）
  uint16_t val = mb.Hreg(0);
  // 控制PLC輸出（示例：根據值控制數字輸出）
  digitalWrite(13, val > 0 ? HIGH : LOW);
}

Arduino PLC 與 ESP32（Termux 環境）Modbus 完整通信腳本

一、核心前提（必做）

1. 硬件連接：PLC 與 ESP32 用 TTL 串口交叉連接 （PLC TX → ESP32 RX，PLC RX → ESP32 TX，共地 GND）；
2. 環境準備：
   • PLC 端：安裝 ModbusRTU 庫（Arduino IDE 或 arduino-cli 均可）；
   • Termux 端：已完成 ESP-IDF 搭建（參考上一輪命令），安裝 modbus_slave 相關依賴（腳本內包含）。

二、1. Arduino PLC 端（Modbus 主機，讀取/控制 ESP32）

#include < ModbusRTU.h >

// 定義Modbus對象
ModbusRTU mb;

// 定義PLC引腳（根據實際型號調整，以Industrial 101為例）
const int PLC_OUTPUT_PIN = 13; // PLC數字輸出引腳
const int PLC_INPUT_PIN = 2;   // PLC數字輸入引腳

void setup() {
  // 1. 初始化串口（與ESP32波特率、校驗位一致）
  Serial.begin(9600, SERIAL_8N1); 
  while (!Serial) {} // 等待串口就緒

  // 2. 初始化Modbus主機
  mb.begin(&Serial);
  mb.master(); // 配置為Modbus主機
  mb.setTimeOut(1000); // 通信超時時間（1秒）

  // 3. 初始化PLC引腳
  pinMode(PLC_OUTPUT_PIN, OUTPUT);
  pinMode(PLC_INPUT_PIN, INPUT);
}

void loop() {
  uint16_t esp_data[2]; // 存儲從ESP32讀取的數據（寄存器0：傳感器值，寄存器1：ESP32狀態）
  uint8_t result;       // Modbus通信結果

  // 1. 讀取ESP32的2個保持寄存器（地址0和1，從機地址1）
  result = mb.readHreg(1, 0, 2, esp_data); 
  if (result == mb.ku8MBSuccess) {
    // 讀取成功：打印ESP32數據
    Serial.print("ESP32 傳感器值：");
    Serial.println(esp_data[0]);
    Serial.print("ESP32 狀態：");
    Serial.println(esp_data[1] == 1 ? "正常" : "異常");

    // 2. 根據ESP32數據控制PLC輸出
    if (esp_data[0] > 500) { // 示例：傳感器值大于500時，PLC輸出高電平
      digitalWrite(PLC_OUTPUT_PIN, HIGH);
    } else {
      digitalWrite(PLC_OUTPUT_PIN, LOW);
    }
  } else {
    // 讀取失敗：打印錯誤代碼
    Serial.print("Modbus讀取失敗，錯誤代碼：");
    Serial.println(result);
  }

  // 3. 讀取PLC輸入狀態，發送給ESP32（寫入ESP32的線圈0）
  bool plc_input_state = digitalRead(PLC_INPUT_PIN);
  result = mb.writeCoil(1, 0, plc_input_state); // 寫入ESP32線圈0（從機地址1）
  if (result != mb.ku8MBSuccess) {
    Serial.print("Modbus寫入失敗，錯誤代碼：");
    Serial.println(result);
  }

  delay(1000); // 通信間隔（1秒，可調整）
}

三、2. Termux + ESP32 端（Modbus 從機，上傳數據/接收控制）

步驟1：創建 ESP32 項目（Termux 命令行操作）

# 1. 進入ESP-IDF目錄，加載環境變量
cd ~/esp-idf
. ./export.sh

# 2. 創建新的ESP32項目（項目名：esp32_modbus_slave）
idf.py create-project esp32_modbus_slave
cd esp32_modbus_slave

# 3. 配置項目（選擇ESP32開發板，如ESP32-WROOM-32）
idf.py set-target esp32
idf.py menuconfig
# （可選）在menuconfig中設置串口波特率（默認9600，需與PLC一致）
# 路徑：Component config → Modbus → UART Baud Rate → 9600

步驟2：替換項目代碼（main.c）

#include < stdio.h >
#include < string.h >
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/uart.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "modbus_slave.h"

// 1. 串口配置（與PLC一致）
#define UART_NUM UART_NUM_0        // ESP32串口0（可替換為UART_NUM_1）
#define BAUD_RATE 9600             // 波特率
#define TX_PIN GPIO_NUM_1          // ESP32 TX引腳（連接PLC RX）
#define RX_PIN GPIO_NUM_3          // ESP32 RX引腳（連接PLC TX）
#define BUF_SIZE (1024)            // 串口緩沖區大小

// 2. Modbus從機配置
#define MODBUS_SLAVE_ADDR 1        // 從機地址（需與PLC主機一致）
#define REG_HOLDING_START 0        // 保持寄存器起始地址
#define REG_HOLDING_SIZE 2         // 保持寄存器數量（2個：傳感器值、狀態）
#define COIL_START 0               // 線圈起始地址
#define COIL_SIZE 1                // 線圈數量（1個：接收PLC輸入狀態）

// 3. 模擬傳感器數據（可替換為實際傳感器讀取代碼）
uint16_t sensor_value = 0;
// 4. Modbus寄存器和線圈存儲區
uint16_t holding_regs[REG_HOLDING_SIZE] = {0}; // 保持寄存器（供PLC讀取）
bool coils[COIL_SIZE] = {false};                // 線圈（接收PLC寫入）

// 串口初始化函數
void uart_init() {
    const uart_config_t uart_config = {
        .baud_rate = BAUD_RATE,
        .data_bits = UART_DATA_8_BITS,
        .parity = UART_PARITY_DISABLE,
        .stop_bits = UART_STOP_BITS_1,
        .flow_ctrl = UART_HW_FLOWCTRL_DISABLE,
        .source_clk = UART_SCLK_APB,
    };
    // 配置串口參數
    uart_param_config(UART_NUM, &uart_config);
    // 設置串口引腳
    uart_set_pin(UART_NUM, TX_PIN, RX_PIN, UART_PIN_NO_CHANGE, UART_PIN_NO_CHANGE);
    // 安裝串口驅動（中斷模式）
    uart_driver_install(UART_NUM, BUF_SIZE * 2, 0, 0, NULL, 0);
}

// Modbus從機初始化函數
void modbus_slave_init() {
    // 1. 初始化Modbus從機（串口0，從機地址1）
    modbus_slave_init_port(UART_NUM, MODBUS_SLAVE_ADDR);
    // 2. 注冊保持寄存器（供PLC讀取）
    modbus_slave_register_holding_regs(REG_HOLDING_START, REG_HOLDING_SIZE, holding_regs);
    // 3. 注冊線圈（接收PLC寫入）
    modbus_slave_register_coils(COIL_START, COIL_SIZE, coils);
    // 4. 啟動Modbus從機任務
    modbus_slave_start_task();
}

// 模擬傳感器數據更新任務
void sensor_update_task(void *pvParameters) {
    while (1) {
        // 模擬傳感器值遞增（0~1000，循環）
        sensor_value = (sensor_value + 10) % 1000;
        // 更新保持寄存器（寄存器0：傳感器值，寄存器1：狀態1=正常）
        holding_regs[0] = sensor_value;
        holding_regs[1] = 1; // 固定為正常狀態，可替換為實際狀態判斷
        vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS); // 500ms更新一次
    }
}

// 讀取PLC寫入的線圈狀態任務
void plc_coil_read_task(void *pvParameters) {
    while (1) {
        // 讀取線圈0的狀態（PLC輸入引腳狀態）
        bool plc_input = coils[0];
        // 打印PLC輸入狀態
        printf("PLC輸入狀態：%sn", plc_input ? "高電平" : "低電平");
        // （可選）根據PLC狀態控制ESP32引腳
        gpio_set_level(GPIO_NUM_2, plc_input ? 1 : 0); // ESP32引腳2輸出對應電平
        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); // 1秒讀取一次
    }
}

void app_main(void) {
    // 1. 初始化GPIO（ESP32引腳2，用于響應PLC控制）
    gpio_reset_pin(GPIO_NUM_2);
    gpio_set_direction(GPIO_NUM_2, GPIO_MODE_OUTPUT);

    // 2. 初始化串口和Modbus從機
    uart_init();
    modbus_slave_init();

    // 3. 創建傳感器更新和PLC線圈讀取任務
    xTaskCreate(sensor_update_task, "sensor_task", 2048, NULL, 5, NULL);
    xTaskCreate(plc_coil_read_task, "coil_task", 2048, NULL, 5, NULL);
}

步驟3：編譯并燒錄到 ESP32（Termux 命令）

# 1. 編譯項目
idf.py build

# 2. 燒錄固件（替換串口名，Termux中通常為/dev/ttyUSB0或/dev/ttyACM0）
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash monitor
# 燒錄成功后，按Ctrl+]退出monitor，ESP32將自動運行程序

四、3. 調試與驗證

1. 硬件上電：先給 PLC 上電，再給 ESP32 上電（避免串口沖擊）；
2. PLC 端：打開串口監視器（波特率9600），可看到 ESP32 發送的傳感器值和狀態；
3. ESP32（Termux）端：重新運行 idf.py -p /dev/ttyUSB0 monitor，可看到 PLC 輸入引腳的狀態；
4. 交互測試：
   • 調整 ESP32 模擬傳感器值（代碼中 sensor_value），觀察 PLC 輸出引腳是否按條件切換；
   • 切換 PLC 輸入引腳狀態，觀察 ESP32 引腳2是否同步響應，且 Termux 終端打印對應狀態。

五、常見問題排查

• 通信失敗：檢查串口接線（交叉連接）、波特率/校驗位是否一致、Modbus從機地址是否匹配；
• Termux 燒錄失敗：確認 ESP32 已進入燒錄模式（按住BOOT鍵，再按EN鍵，松開EN鍵后松開BOOT鍵）；
• 數據亂碼：檢查串口接線是否松動，或更換 ESP32 串口（如從UART0改為UART1）。