2017-6-14 21:48 上传

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51单片机

第九节：串口通讯之485通讯

(1)       开场白：

串口通讯有三种常用的硬件方式。

第一种是TTL方式。比如两个单片机的RX,TX引脚直接连接上(甲的RX连接乙的TX, 甲的TX连接乙的RX),这种通讯距离最短，局限于两三米长的距离。

第二种是232方式。两个CPU之间都经过了两个MAX232等电平转换芯片，比如单片机跟电脑的串口通讯。这种最大传输距离大概十米左右。

第三种是485方式。两个CPU之间都经过了两个MAX485等电平转换芯片，此种方式在工控上应用最多，尤其是距离长，要求一台主机控制多台设备的情况下。从地址呼叫原理上看，一台主机应该可以控制N多台从机，但是书上说一台主机最多可以控制32个从机，可能主要是从电阻匹配的角度来考虑，我没验证过，我只搞过一台主机控制十几台从机的项目。485的最大传输距离大概在1000米左右。

这三种方式在编程上还是会有一些差异。TTL方式与232方式的编程几乎完全兼容，唯一需要注意的是，发送一串数据时，每个字节延时间隔的大小可能会有些差异。

485通讯跟前面两种方式有一个最大的区别是，485通讯要多增加一个IO口来控制数据流的方向，输出低电平时表示接受数据的状态，输出高电平时表示发送数据的状态。485的通讯协议一般都是用主机对从机广播呼叫的模式。即平时所有从机处于接受数据的状态(流控IO口处于低电平)，主机发送呼叫某个从机的地址，相应的从机收到数据后，马上切换到发送数据的状态(流控IO口处于高电平)，然后往主机返回对应的数据，从机对主机发送完数据之后，从机又马上切换到接受数据的状态(流控IO口处于低电平)。

这节利用第八节的232通讯程序修改成485通讯程序。

(2)功能需求：

无论是单片机还是上位机，最好在固定协议前多发送一个填充的无效字节0x00，因为硬件原因，第一个字节往往容易丢失。

通讯协议：XX YY  EB 00 55

其中后三位 EB 00 55就是我所说的数据尾，它的有效数据XX YY在数据尾的前面。

任意时刻，从电脑“串口调试助手”上位机收到的一堆数据中，只要此数据中包含关键字EB 00 55 ，并且此关键字前面两个字节的数据XX YY 分别为01 02,那么就往上位机发送“eb  00 aa”表示确认，同时蜂鸣器叫一声。否则，往上位机发送“eb  00 55”表示出错。

(3)硬件原理：

在电脑的串口处加一个232转485的通讯模块。然后把单片机串口通讯的那两个引脚经过一个MAX485芯片，直接与电脑处的232转485的通讯模块相连接，多增加一根单片机的IO口，用此IO连接MAX485的第2和第3引脚，实现流控的功能。当此IO处于低电平时为接收数据的状态，当此IO口处于高电平时为发送数据的状态。

(4)源码适合的单片机:PIC18f4520,晶振为22.1184MHz，波特率115200

(5)源代码讲解如下：

#include         //包含芯片相关头文件

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是输出IO后缀都是_dr,凡是输入的//IO后缀都//是_sr

#define  beep_dr  LATA2  //蜂鸣器输出

#define  rede_dr  LATC5  //485通讯的流控

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是做延时计数阀值的常量

//前缀都用cnt_表示。

#define cnt_voice_time   150  //蜂鸣器响的声音长短的延时阀值

#define cnt_send   300           //确保接收缓冲区没有继续接收数据,是变量

//send_cnt的溢出阀值

Void usart_service();        //串口通讯服务程序，放在main函数里

unsigned char asy_recieve();  //把串口缓冲区的数据一个个提取出来

void eusart_send(unsigned char t_data); //串口发送一个字节的数据

Void Buf_clear() ;  //把余下的缓冲区清零

void Delay11(unsigned int MS); //延时函数

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是计数器延时的变量

//后缀都用_cnt表示。

unsigned int voice_time_cnt;        //蜂鸣器响的声音长短的计数延时

unsigned int send_cnt=0;            //一串数据从上位机发过来的时候，他们每个字节之间//的延时间隔很短，如果他们的延时间隔一旦超过了这个send_cnt变量的延时，那么就认为他们的一串数据已经发送完毕

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是涉及统计数量的变量

//后缀都用_total表示。

unsigned int RCREG_total;            //统计串口缓冲区已经收了多少个数据

unsigned int RCREG_read_total;   //统计已经从串口缓冲区读出了多少个数据

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是用来更新的标识变量，比如液晶刷屏，或者有新接收的串口数据更新等等，后缀一律用_update表示

Unsigned char send_update=0;  //一旦有数据从上位机发送过来，就会引发串口接收中断，在串口中断里，我把send_update=1表示目前正在接收数据，警告单片机先不要//猴急，等串口中断把所有从上位机连续发送过来的一堆数据接收完，再处理。那么什么///时候才知道发送的数据已经发送完毕了呢？用send_cnt识别。因为在串口中断里，我///每次都会把send_cnt=0，而在main函数里，一旦发现send_update==1，send_cnt就//会开始自加，当它超过某个数值的时候，就会自动把send_update=0，表示目前已经没//有数据发送了。而如果有数据不断从上位机传来，send_cnt永远也不会超过某个数值，//因为每个中断它都被清零，这个原理跟看门口狗喂狗的原理很像。

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是用来接收数据的缓冲区数组后缀都用_buf表//示

Unsigned char RCREG_buf[50];  //串口接收缓冲区，读者可以根据实际项目设置大小

Unsigned char RCREG_buf_temp[50];  //临时处理串口数据的缓冲区，可以不用那么大

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是自锁变量名, 后缀都用_lock表示。

Unsigned char send_lock=0;

//补充说明：吴坚鸿程序风格是这样的，凡是在main函数中用的中间变量，前缀m_，后//缀用_char或者_int表示类型

Unsigned int m_int;      //中间变量，只要是用在main函数里，谁都可以重复用。

//主程序

main()

{

ADCON0=0x00;

ADCON1=0x0f;                              //全部为数字信号

ADCON2=0xa1;                             //右对齐

RBPU=0;                                    //上拉电阻

SSPEN=0;                                  //决定RA5不作为串口

TRISA2=0;  //蜂鸣器输出

TRISC5=0;  //485通讯的流控输出

BRG16=0;         //设置串口通信寄存器

BRGH=0;

SPBRGH=0x00;

SPBRG=0x02;     //22.1184MHz晶振,115200波特率

SYNC=0;

SPEN=1;

TX9=0;

TXEN=1;

TXIF=1;

RX9=0;

CREN=1;

RCIE=1;

PEIE=1;

GIE=1;

T1CON=0x24;     //定时器中断配置

TMR1H=0xFE;

TMR1L=0xEF;

TMR1IF=0;

TMR1IE=1;

TMR1ON=1;

TMR1IE=1;

//补充说明，以上的内容为寄存器配置，每种不同的单片机会有点差异，

//大家不用过度关注以上寄存器的配置,只要知道有这么一回事即可

beep_dr=0;                             //关蜂鸣器,上电初始化IO

rede_dr=0;                              //流控IO,从机处于接收数据的状态

while(1)

{

CLRWDT(); //喂看门狗，大家不用过度关注此行

usart_service();        //串口通讯服务

}

}

//中断

void interrupt timer1rbint(void)

{

if(RCIE==1&&RCIF==1)   //串口中断，一次只能接受一个字节

{

RCIE=0;

RCIF=0;

++RCREG_total;   //以下代码是鸿哥的在所有串口项目中用到的标准代码

if(RCREG_total>50)  //超过缓冲区

{

RCREG_total=50;

}

RCREG_buf[RCREG_total-1]=RCREG;  //依次把上位机来的数据存入数组缓冲区

send_update=1;    //通知单片机目前正在接收数据

send_cnt=0;        //及时喂狗，虽然main函数那边不断在累加，但是只要串口的数//据还没发送完毕，那么它永远也长不大,因为每个中断都被清零，很可怜。

RCIE=1;

}

if(TMR1IE==1&&TMR1IF==1)    //定时中断

{

TMR1IF=0;     //定时中断标志位关闭

TMR1ON=0;    //定时中断开关关闭

if(voice_time_cnt)                      //控制蜂鸣器声音的长短

{

beep_dr=1;        //蜂鸣器响

--voice_time_cnt;        //蜂鸣器响的声音长短的计数延时

}

else

{

Asm(“nop”);   //添加此行空指令为了使else的内容跟if的内容对称，意义不大

beep_dr=0;      //蜂鸣器停止

}

TMR1H=0xFe;   //重新设置定时时间间隔

TMR1L=0x00;

TMR1ON=1;        //定时中断开关打开

}

}

void usart_service()  //串口服务程序,在main函数里

{

if(send_update==1)  //说明目前串口正在接收数据，不要读缓冲区数据

{

send_lock=1;     //开自锁标志

++send_cnt;    //只要有数据接收，send_cnt每次都被串口中断清零

if(send_cnt>cnt_send)   //延时一段时间，确认缓冲区没有继续接受数据

{

send_cnt=0;

send_update=0;

}

}

Else  //说明当前没有继续接收数据了

{

if(send_lock==1)    //在数据已经接收完毕，并且还没有处理过数据的情况下

{

send_lock=0;   //处理一次就锁起来，不用每次都进来,除非有新接收的数据

m_int=0;         //中间变量清零，用来统计处理了多少个刚刚接收的数据

while(RCREG_read_total

{

CLRWDT();

RCREG_buf_temp[m_int]=asy_recieve();

If(m_int>=4)   //说明接收了5个数据以上(2个有效数据加3个数据尾)

{

if(RCREG_buf_temp[m_int-2]==0xeb&&RCREG_buf_temp[m_int-1]==0x00&&RCREG_buf_temp[m_int]==0x55)  //数据尾”eb 00 55”判断

{

if(RCREG_buf_temp[m_int-4]==0x01&& RCREG_buf_temp[m_int-3]==0x02)

//有效数据是否为01 02的判断

{

eusart_send(0x00); //串口发送一个填充的无效字节0x00，避免第一个字节丢失而引起的问题

eusart_send(0xeb); //串口发送应答的数据

eusart_send(0x00); //串口发送应答的数据

eusart_send(0xaa); //串口发送应答的数据

voice_time_cnt= cnt_voice_time;    //蜂鸣器响“滴”一声就停

}

Else

{

eusart_send(0x00); //串口发送一个填充的无效字节0x00，避免第一个字节丢失而引起的问题

eusart_send(0xeb); //串口发送应答的数据

eusart_send(0x00); //串口发送应答的数据

eusart_send(0x55); //串口发送应答的数据

}

Break;   //跳出循环

}

}

m_int++;    //中间变量加1，

}

Buf_clear();   //把缓冲区的下标清零,方便下一堆数据接收与处理

}

}

}

Void Buf_clear()   //把缓冲区的下标清零

{

RCREG_read_total =0;

RCREG_total=0;

}

unsigned char asy_recieve()  //把串口缓冲区的数据一个个提取出来

{

unsigned char RCREG_dt;

++RCREG_read_total;    //已经读出了多少个数据

RCREG_dt=RCREG_buf[RCREG_read_total -1];

if(RCREG_read_total >=RCREG_total) //只要把全部数据都读完，马上把缓冲区清零

{

RCREG_read_total =0;

RCREG_total=0;

}

return RCREG_dt;

}

void eusart_send(unsigned char t_data) //串口发送一个字节的数据

{

unsigned int error_delay;

Rede_dr=1;     //流控IO,切换至发送数据的状态，准备发送数据，

//以下几个空延时是必要的。

asm("nop");

asm("nop");

asm("nop");

asm("nop");

TXREG=t_data;   //发送数据

error_delay=0;//等待把数据发送完毕

while(1)  //此处也可以直接用延时替代.

{

CLRWDT();

if(TXIF==1)   //等待把数据发送完毕

{

break;

}

Else

{

++error_delay;

if(error_delay>200)  //超时也要退出，不能死等

{

break;

}

}

}

Delay11(1);    //此处最玄机，要特别注意。每发送完一个字节，由于不同的项目，这//里的延时间隔都不一样，读者根据实际情况来改。这里最容易出问题，必须要延时，尤其是连续发送一堆数据的时候.读者也可以改成计数延时的方式，有兴趣的自己动脑筋，程序框架需要改动一点。

Rede_dr=0;   //流控IO,发送完数据之后，务必马上把从机切换回接收数据的状态，把总//线释放

}

//延时函数

void Delay11(unsigned int MS)

{

unsigned char us,usn;

while(MS!=0)           //for 12M

{

CLRWDT();

usn = 2;

while(usn!=0)

{       CLRWDT();

us=0xf5;

while (us!=0){us--;};

usn--;

}

MS--;

}

}

(6)小结：

485跟TTL与232通讯唯一的编程区别就是多增加一个流控IO(本文是rede_dr)。此IO除了在发送数据的时候为高电平，发送完数据之后，其他任意时刻都必须为低电平，起到释放总线的作用。略微要注意的细节是，在流控IO从低电平切换到高电平的时候，不要马上发送数据，中间有必要加几个空延时指令(asm(“nop”);)。

(未完待续，下节更精彩，不要走开哦)