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1）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：alientek 阿波羅 STM32F767 開發(fā)板 第三十一章 485 實(shí)驗(yàn) 本章我們將向大家介紹如何使用 STM32F4 的串口實(shí)現(xiàn) 485 通信（半雙工）。在本章中，我 們將使用 STM32F4 的串口 2 來實(shí)現(xiàn)兩塊開發(fā)板之間的 485 通信，并將結(jié)果顯示在 TFTLCD 模 塊上。本章分為如下幾個(gè)部分： 31.1 485 簡介 31.2 硬件設(shè)計(jì) 31.3 軟件設(shè)計(jì) 31.4 下載驗(yàn)證 31.1 485 簡介 485（一般稱作 RS485/EIA-485）是隸屬于 OSI 模型物理層的電氣特性規(guī)定為 2 線，半雙工， 多點(diǎn)通信的標(biāo)準(zhǔn)。它的電氣特性和 RS-232 大不一樣。用纜線兩端的電壓差值來表示傳遞信號(hào)。 RS485 僅僅規(guī)定了接受端和發(fā)送端的電氣特性。它沒有規(guī)定或推薦任何數(shù)據(jù)協(xié)議。 RS485 的特點(diǎn)包括： 1） 接口電平低，不易損壞芯片。RS485 的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為 +(2~6)V 表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2~6)V 表示。接口信號(hào)電平比 RS232 降低了， 不易損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。 2） 傳輸速率高。10 米時(shí)，RS485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率可達(dá) 35Mbps，在 1200m 時(shí)， 傳輸速度可達(dá) 100Kbps。 3） 抗干擾能力強(qiáng)。RS485 接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能 力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 4） 傳輸距離遠(yuǎn)，支持節(jié)點(diǎn)多。RS485 總線最長可以傳輸 1200m 以上（速率≤100Kbps） 一般最大支持 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的 485 芯片，可以達(dá)到 128 個(gè)或者 256 個(gè)節(jié)點(diǎn)， 最大的可以支持到 400 個(gè)節(jié)點(diǎn)。 RS485 推薦使用在點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，線型，總線型，不能是星型，環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。理想情況下 RS485 需要 2 個(gè)終端匹配電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗（一般為 120Ω）。沒有特性阻抗 的話，當(dāng)所有的設(shè)備都靜止或者沒有能量的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生噪聲，而且線移需要雙端的電壓差。 沒有終接電阻的話，會(huì)使得較快速的發(fā)送端產(chǎn)生多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的邊緣，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)。485 推薦的連接方式如圖 31.1.2 所示：  圖 31.1.2 RS485 連接 在上面的連接中，如果需要添加匹配電阻，我們一般在總線的起止端加入，也就是主機(jī)和 設(shè)備 4 上面各加一個(gè) 120Ω的匹配電阻。 由于 RS485 具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速度快、支持節(jié)點(diǎn)多和抗干擾能力更強(qiáng)等特點(diǎn)，所以 RS485 有很廣泛的應(yīng)用。 探索者 STM32F4 開發(fā)板采用 SP3485 作為收發(fā)器，該芯片支持 3.3V 供電，最大傳輸速度 可達(dá) 10Mbps，支持多達(dá) 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且有輸出短路保護(hù)。該芯片的框圖如圖 31.1.2 所示：  圖 31.1.2 SP3485 框圖 圖中 A、B 總線接口，用于連接 485 總線。RO 是接收輸出端，DI 是發(fā)送數(shù)據(jù)收入端，RE 是接收使能信號(hào)（低電平有效），DE 是發(fā)送使能信號(hào)（高電平有效）。 本章，我們通過該芯片連接 STM32F4 的串口 2，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)開發(fā)板之間的 485 通信。本章將 實(shí)現(xiàn)這樣的功能：通過連接兩個(gè)探索者 STM32F4 開發(fā)板的 RS485 接口，然后由 KEY0 控制發(fā) 送，當(dāng)按下一個(gè)開發(fā)板的 KEY0 的時(shí)候，就發(fā)送 5 個(gè)數(shù)據(jù)給另外一個(gè)開發(fā)板，并在兩個(gè)開發(fā)板 上分別顯示發(fā)送的值和接收到的值。 本章，我們只需要配置好串口 2，就可以實(shí)現(xiàn)正常的 485 通信了，串口 2 的配置和串口 1 基本類似，只是串口的時(shí)鐘來自 APB1，最大頻率為 42Mhz。 31.2 硬件設(shè)計(jì) 本章要用到的硬件資源如下： 1） 指示燈 DS0 2） KEY0 按鍵 3） TFTLCD 模塊 4） 串口 2 5） RS485 收發(fā)芯片 SP3485 前面 3 個(gè)之前都已經(jīng)詳細(xì)介紹過了，這里我們介紹 SP3485 和串口 2 的連接關(guān)系，如圖 31.2.1 所示：  圖 31.2.1 STM32F4 與 SP3485 連接電路圖 從上圖可以看出：STM32F4 的串口 2 通過 P9 端口設(shè)置，連接到 SP3485，通過 STM32F4 的 PG8 控制 SP3485 的收發(fā)，當(dāng) PG8=0 的時(shí)候，為接收模式；當(dāng) PG8=1 的時(shí)候，為發(fā)送模式。 這里需要注意，PA2，PA3 和 ETH_MDIO 和 PWM_DAC 有共用 IO，所以在使用的時(shí)候，注意 分時(shí)復(fù)用，不能同時(shí)使用。另外 RS485_RE 信號(hào)，也和 NRF_IRQ 共用 PG8，所以他們也不可 以同時(shí)使用，只能分時(shí)復(fù)用。 另外，圖中的 R38 和 R40 是兩個(gè)偏置電阻，用來保證總線空閑時(shí)，A、B 之間的電壓差都 會(huì)大于 200mV（邏輯 1）。從而避免因總線空閑時(shí)，A、B 壓差不定，引起邏輯錯(cuò)亂，可能出 現(xiàn)的亂碼。 然后，我們要設(shè)置好開發(fā)板上P9排針的連接，通過跳線帽將PA2和PA3分別連接到485_TX 和 485_RX 上面，如圖 31.2.2 所示：  圖 31.2.2 硬件連接示意圖 最后，我們用 2 根導(dǎo)線將兩個(gè)開發(fā)板 RS485 端子的 A 和 A，B 和 B 連接起來。這里注意不 要接反了（A 接 B），接反了會(huì)導(dǎo)致通訊異常！！ 31.3 軟件設(shè)計(jì) 打開我們的 485 實(shí)驗(yàn)例程，可以發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目中加入了一個(gè) rs485.c 文件以及其頭文件 rs485 文 件，同時(shí) 485 通信因?yàn)榈讓佑玫氖谴?2，所以需要引入庫函數(shù) stm32f4xx_hal_usart.c 文件和對 應(yīng)的頭文件 stm32f4xx_hal_usart.h。 打開 rs485.c 文件，代碼如下： UART_HandleTypeDef USART2_RS485Handler; //USART2 句柄(用于 RS485)#if EN_USART2_RX//如果使能了接收//接收緩存區(qū)u8 RS485_RX_BUF[64]; //接收緩沖,最大 64 個(gè)字節(jié).//接收到的數(shù)據(jù)長度u8 RS485_RX_CNT=0;void USART2_IRQHandler(void){ u8 res; if((__HAL_UART_GET_FLAG(&USART2_RS485Handler,UART_FLAG_RXNE)!=RESET)) //接收中斷{ HAL_UART_Receive(&USART2_RS485Handler,&res,1,1000); if(RS485_RX_CNT<64) { RS485_RX_BUF[RS485_RX_CNT]=res;//記錄接收到的值 RS485_RX_CNT++;//接收數(shù)據(jù)增加 1 }}}#endif//初始化 IO 串口 2//bound:波特率void RS485_Init(u32 bound){ //GPIO 端口設(shè)置GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//使能 GPIOA 時(shí)鐘__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();//使能 USART2 時(shí)鐘GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;//PA2,3GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;//復(fù)用推挽輸出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;//高速GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF7_USART2;//復(fù)用為 USART2HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);//初始化 PA2,3//PG8 推挽輸出，485 模式控制 GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_8;//PG8GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽輸出 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;//高速 HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Initure); //USART 初始化設(shè)置USART2_RS485Handler.Instance=USART2; //USART2USART2_RS485Handler.Init.BaudRate=bound; //波特率USART2_RS485Handler.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B;//字長為 8 位數(shù)據(jù)格式USART2_RS485Handler.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1; //一個(gè)停止位USART2_RS485Handler.Init.Parity=UART_PARITY_NONE; //無奇偶校驗(yàn)位USART2_RS485Handler.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE;//無硬件流控USART2_RS485Handler.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX; //收發(fā)模式HAL_UART_Init(&USART2_RS485Handler); //HAL_UART_Init()會(huì)使能 USART2 __HAL_UART_DISABLE_IT(&USART2_RS485Handler,UART_IT_TC);#if EN_USART2_RX__HAL_UART_ENABLE_IT(&USART2_RS485Handler,UART_IT_RXNE);//開啟接收中斷HAL_NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn); //使能 USART1 中斷HAL_NVIC_SetPriority(USART2_IRQn,3,3); //搶占優(yōu)先級 3，子優(yōu)先級 3#endifRS485_TX_EN=0; //默認(rèn)為接收模式}//RS485 發(fā)送 len 個(gè)字節(jié).//buf:發(fā)送區(qū)首地址//len:發(fā)送的字節(jié)數(shù)(為了和本代碼的接收匹配,這里建議不要超過 64 個(gè)字節(jié))void RS485_Send_Data(u8 *buf,u8 len){RS485_TX_EN=1;//設(shè)置為發(fā)送模式HAL_UART_Transmit(&USART2_RS485Handler,buf,len,1000);//串口 2 發(fā)送數(shù)據(jù)RS485_RX_CNT=0;RS485_TX_EN=0;//設(shè)置為接收模式}//RS485 查詢接收到的數(shù)據(jù)//buf:接收緩存首地址//len:讀到的數(shù)據(jù)長度void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len){u8 rxlen=RS485_RX_CNT;u8 i=0;*len=0;//默認(rèn)為 0delay_ms(10);//等待 10ms,連續(xù)超過 10ms 沒有接收到一個(gè)數(shù)據(jù),則認(rèn)為接收結(jié)束if(rxlen==RS485_RX_CNT&&rxlen)//接收到了數(shù)據(jù),且接收完成了{(lán)for(i=0;i<rxlen;i++){buf[i]=RS485_RX_BUF[i];}*len=RS485_RX_CNT; //記錄本次數(shù)據(jù)長度RS485_RX_CNT=0;//清零}}此部分代碼總共 4 個(gè)函數(shù)，其中 RS485_Init 函數(shù)為 485 通信初始化函數(shù)，其實(shí)基本上就是 在配置串口 2，只是把 PG8 也順帶配置了，用于控制 SP3485 的收發(fā)。同時(shí)如果使能中斷接收 的話，會(huì)執(zhí)行串口 2 的中斷接收配置。USART2_IRQHandler 函數(shù)用于中斷接收來自 485 總線的 數(shù)據(jù)，將其存放在 RS485_RX_BUF 里面。最后 RS485_Send_Data 和 RS485_Receive_Data 這兩 個(gè)函數(shù)用來發(fā)送數(shù)據(jù)到 485 總線和讀取從 485 總線收到的數(shù)據(jù)，都比較簡單。 頭文件 rs485.h 文件中，我們通過下面一行代碼打開了接受中斷： 其他內(nèi)容就是一些函數(shù)什么，所以這里我們不細(xì)說。 接下來，我們來看看主函數(shù)代碼： int main(void){ u8 key;u8 i=0,t=0;u8 cnt=0;u8 rs485buf[5]; HAL_Init();//初始化 HAL 庫 Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);//設(shè)置時(shí)鐘,168Mhzdelay_init(168);//初始化延時(shí)函數(shù)uart_init(115200);//初始化 USARTusmart_dev.init(84);//初始化 USMARTLED_Init();//初始化 LEDKEY_Init();//初始化 KEYLCD_Init();//初始化 LCDRS485_Init(9600);//初始化 RS485 POINT_COLOR=RED;LCD_ShowString(30,50,200,16,16,'Explorer STM32F4');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,'2017/4/14');LCD_ShowString(30,130,200,16,16,'KEY0:Send'); //顯示提示信息POINT_COLOR=BLUE;//設(shè)置字體為藍(lán)色LCD_ShowString(30,150,200,16,16,'Count:');//顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)值LCD_ShowString(30,170,200,16,16,'Send Data:');//提示發(fā)送的數(shù)據(jù)LCD_ShowString(30,210,200,16,16,'Receive Data:');//提示接收到的數(shù)據(jù)while(1) { key=KEY_Scan(0);if(key==KEY0_PRES)//KEY0 按下,發(fā)送一次數(shù)據(jù) { for(i=0;i<5;i++){ rs485buf[i]=cnt+i;//填充發(fā)送緩沖區(qū)LCD_ShowxNum(30+i*32,190,rs485buf[i],3,16,0X80);//顯示數(shù)據(jù) } RS485_Send_Data(rs485buf,5);//發(fā)送 5 個(gè)字節(jié)}RS485_Receive_Data(rs485buf,&key);if(key)//接收到有數(shù)據(jù){if(key>5)key=5;//最大是 5 個(gè)數(shù)據(jù).for(i=0;i<key;i++)LCD_ShowxNum(30+i*32,230,rs485buf[i],3,16,0X80);//顯示數(shù)據(jù) }t++;delay_ms(10);if(t==20){LED0=!LED0;//提示系統(tǒng)正在運(yùn)行t=0;cnt++;LCD_ShowxNum(30+48,150,cnt,3,16,0X80); //顯示數(shù)據(jù)}}}此部分代碼，我們通過函數(shù) RS485_Init(9600)，初始化串口 2 的波特率為 9600。cnt 是一個(gè) 累加數(shù)，一旦 KEY0 按下，就以這個(gè)數(shù)位基準(zhǔn)連續(xù)發(fā)送 5 個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng) 485 總線收到數(shù)據(jù)的時(shí)候， 就將收到的數(shù)據(jù)直接顯示在 LCD 屏幕上。 31.4 下載驗(yàn)證 在代碼編譯成功之后，我們通過下載代碼到 ALIENTEK 探索者 STM32F4 開發(fā)板上（注意 要 2 個(gè)開發(fā)板都下載這個(gè)代碼哦），得到如圖 31.4.1 所示：  圖 31.4.1 程序運(yùn)行效果圖 伴隨 DS0 的不停閃爍，提示程序在運(yùn)行。此時(shí)，我們按下 KEY0 就可以在另外一個(gè)開發(fā)板 上面收到這個(gè)開發(fā)板發(fā)送的數(shù)據(jù)了。如圖 31.4.2 和圖 31.4.3 所示：  圖 31.4.2 RS485 發(fā)送數(shù)據(jù)  圖 31.4.3 RS485 接收數(shù)據(jù) 圖 31.4.2 來自開發(fā)板 A，發(fā)送了 5 個(gè)數(shù)據(jù)，圖 31.4.3 來自開發(fā)板 B，接收到了來自開發(fā)板 A 的 5 個(gè)數(shù)據(jù)。 本章介紹的 485 總線時(shí)通過串口控制收發(fā)的，我們只需要將 P9 的跳線帽稍作改變，該實(shí) 驗(yàn)就變成了一個(gè) RS232 串口通信實(shí)驗(yàn)了，通過對接兩個(gè)開發(fā)板的 RS232 接口，即可得到同樣的 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有興趣的讀者可以實(shí)驗(yàn)一下。 |
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