485通讯( 详解 )
文章目录
- 一、485 简介
- 二、 硬件设计
- 三、软件设计
一、485 简介
485(一般称作 RS485/EIA-485)是隶属于 OSI 模型物理层的电气特性规定为 2 线,半双工,多点通信的标准。它的电气特性和 RS-232 大不一样。用缆线两端的电压差值来表示传递信号。
RS485 仅仅规定了接受端和发送端的电气特性。它没有规定或推荐任何数据协议。RS485 的特点包括:
(1) 接口电平低,不易损坏芯片。RS485 的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~ 6)V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V 表示。接口信号电平比 RS232 降低了,不易损坏接口电路的芯片,且该电平与 TTL 电平兼容,可方便与 TTL 电路连接。
(2) 传输速率高。10 米时,RS485 的数据最高传输速率可达 35Mbps,在 1200m 时,传输速度可达 100Kbps。
(3) 抗干扰能力强。RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力增强,即抗噪声干扰性好。
(4) 传输距离远,支持节点多。RS485 总线最长可以传输 1200m 以上(速率≤100Kbps)一般最大支持 32 个节点,如果使用特制的 485 芯片,可以达到 128 个或者 256 个节点,最大的可以支持到 400 个节点。
RS485 推荐使用在点对点网络中,线型,总线型,不能是星型,环型网络。理想情况下 RS485需要 2 个匹配电阻,其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗(一般为 120Ω)。没有特性阻抗的话,当所有的设备都静止或者没有能量的时候就会产生噪声,而且线移需要双端的电压差。没有终接电阻的话,会使得较快速的发送端产生多个数据信号的边缘,导致数据传输出错。485 推荐的连接方式如下图所示:
在上面的连接中,如果需要添加匹配电阻,我们一般在总线的起止端加入,也就是主机和设备 4 上面各加一个 120Ω的匹配电阻。
由于 RS485 具有传输距离远、传输速度快、支持节点多和抗干扰能力更强等特点,所以RS485 有很广泛的应用。
本节我以原子哥的战舰STM32开发板为例进行485通讯
战舰 STM32 开发板采用 SP3485 作为收发器,该芯片支持 3.3V 供电,最大传输速度可达10Mbps,支持多达 32 个节点,并且有输出短路保护。该芯片的框图如下图所示:
图中 A、B 总线接口,用于连接 485 总线。RO 是接收输出端,DI 是发送数据收入端,RE是接收使能信号(低电平有效),DE 是发送使能信号(高电平有效)。
本节我们通过该芯片连接 STM32 的串口 2,实现两个开发板之间的 485 通信。本节将实现这样的功能:通过连接两个战舰 STM32 开发板的 RS485 接口,然后由 KEY0 控制发送,当按下一个开发板的 KEY0 的时候,就发送 5 个数据给另外一个开发板,并在两个开发板上分别显示发送的值和接收到的值。
本节,我们只需要配置好串口 2,就可以实现正常的 485 通信了,串口 2 的配置和串口 1基本类似,只是串口的时钟来自 APB1,最大频率为 36Mhz。
二、 硬件设计
本次实验需要用到的硬件资源如下:
(1) 指示灯 DS0
(2) KEY0 按键
(3) TFTLCD 模块
(4) 串口 2
(5) RS485 收发芯片
前面 3 个在上几节中都有详细介绍,这里我主要介绍 RS485 和串口 2 的连接关系,如下图所示:
从上图可以看出:STM32F1 的串口 2 通过 P7 端口设置,连接到 SP3485,通过 STM32F1的 PD7 控制 SP3485 的收发,当 PD7=0 的时候,为接收模式;当 PD7=1 的时候,为发送模式。
这里需要注意,RS485_RE 信号和 DM9000_RST 共用 PD7,所以他们也不可以同时使用,只能分时复用。
另外,图中的 R19 和 R22 是两个偏置电阻,用来保证总线空闲时,A、B 之间的电压差都会大于 200mV(逻辑 1)。从而避免因总线空闲时,A、B 压差不定,引起逻辑错乱,可能出现的乱码。
然后,我们要设置好开发板上P7排针的连接,通过跳线帽将PA2和PA3分别连接到485_RX和 485_TX 上面,如图 下所示:
最后,用 2 根导线将两个开发板 RS485 端子的 A 和 A,B 和 B 连接起来。这里注意不要接反了(A 接 B),接反了会导致通讯异常。
三、软件设计
rs485.c
#include "sys.h"
#include "rs485.h"
#include "delay.h"#ifdef EN_USART2_RX //如果使能了接收//接收缓存区
u8 RS485_RX_BUF[64]; //接收缓冲,最大64个字节.
//接收到的数据长度
u8 RS485_RX_CNT=0; void USART2_IRQHandler(void)
{u8 res; if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收到数据{ res =USART_ReceiveData(USART2); //读取接收到的数据if(RS485_RX_CNT<64){RS485_RX_BUF[RS485_RX_CNT]=res; //记录接收到的值RS485_RX_CNT++; //接收数据增加1 } }
}
#endif
//初始化IO 串口2
//pclk1:PCLK1时钟频率(Mhz)
//bound:波特率
void RS485_Init(u32 bound)
{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);//使能GPIOA,D时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//使能USART2时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //PD7端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PA2GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA3GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//复位串口2RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_USART2,DISABLE);//停止复位#ifdef EN_USART2_RX //如果使能了接收USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//8位数据长度USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;///奇偶校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//收发模式USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); ; //初始化串口NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn; //使能串口2中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; //先占优先级2级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级2级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断USART_Cmd(USART2, ENABLE); //使能串口 #endifRS485_TX_EN=0; //默认为接收模式}//RS485发送len个字节.
//buf:发送区首地址
//len:发送的字节数(为了和本代码的接收匹配,这里建议不要超过64个字节)
void RS485_Send_Data(u8 *buf,u8 len)
{u8 t;RS485_TX_EN=1; //设置为发送模式for(t=0;t<len;t++) //循环发送数据{ while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET); USART_SendData(USART2,buf[t]);} while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET); RS485_RX_CNT=0; RS485_TX_EN=0; //设置为接收模式
}
//RS485查询接收到的数据
//buf:接收缓存首地址
//len:读到的数据长度
void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len)
{u8 rxlen=RS485_RX_CNT;u8 i=0;*len=0; //默认为0delay_ms(10); //等待10ms,连续超过10ms没有接收到一个数据,则认为接收结束if(rxlen==RS485_RX_CNT&&rxlen)//接收到了数据,且接收完成了{for(i=0;i<rxlen;i++){buf[i]=RS485_RX_BUF[i]; } *len=RS485_RX_CNT; //记录本次数据长度RS485_RX_CNT=0; //清零}
}
此部分代码总共 4 个函数,其中 RS485_Init 函数为 485 通信初始化函数,其实基本上就是在配置串口 2,只是把 PD7 也顺带配置了,用于控制 SP3485 的收发。同时如果使能中断接收的话,会执行串口 2 的中断接收配置。USART2_IRQHandler 函数用于中断接收来自 485 总线的数据,将其存放在 RS485_RX_BUF 里面。
最后 RS485_Send_Data 和RS485_Receive_Data 这两个函数用来发送数据到 485 总线和读取从 485 总线收到的数据。
在头文件 rs485.h 中开启串口 2 的中断接收。
main.c
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"
#include "rs485.h"int main(void){ u8 key;u8 i=0,t=0;u8 cnt=0;u8 rs485buf[5]; delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2:2位抢占优先级,2位响应优先级uart_init(115200); //串口初始化为115200LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口LCD_Init(); //初始化LCD KEY_Init(); //按键初始化 RS485_Init(9600); //初始化RS485POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"WarShip STM32");LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"RS485 TEST"); LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/15"); LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Send"); //显示提示信息 POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色 LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Count:"); //显示当前计数值 LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Send Data:"); //提示发送的数据 LCD_ShowString(30,210,200,16,16,"Receive Data:"); //提示接收到的数据 while(1){key=KEY_Scan(0);if(key==KEY0_PRES)//KEY0按下,发送一次数据{for(i=0;i<5;i++){rs485buf[i]=cnt+i;//填充发送缓冲区LCD_ShowxNum(30+i*32,190,rs485buf[i],3,16,0X80); //显示数据}RS485_Send_Data(rs485buf,5);//发送5个字节 } RS485_Receive_Data(rs485buf,&key);if(key)//接收到有数据{if(key>5)key=5;//最大是5个数据.for(i=0;i<key;i++)LCD_ShowxNum(30+i*32,230,rs485buf[i],3,16,0X80); //显示数据}t++; delay_ms(10);if(t==20){LED0=!LED0;//提示系统正在运行 t=0;cnt++;LCD_ShowxNum(30+48,150,cnt,3,16,0X80); //显示数据} }
}
此部分代码, cnt 是一个累加数,一旦 KEY0 按下按下,就以这个数位基准连续发送 5 个数据。当 485 总线收到数据的时候,就将收到的数据直接显示在 LCD 屏幕上。
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