18.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：

• 485工作原理
• 串口單線工作原理

18.2實(shí)驗(yàn)原理

18.2.1485工作原理

485一般指RS485。RS485名TIA-485-A, ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485，是由電信業(yè)協(xié)會(huì)和電業(yè)聯(lián)盟定義。RS485就是個(gè)硬件通信協(xié)議，它規(guī)定當(dāng)兩線間電壓差為+2V ~ +6V時(shí)為邏輯“1”，電壓差為-2V ~ -6V時(shí)為邏輯“0”

RS-485的特點(diǎn)：由于485信號(hào)是利用差模傳輸?shù)模从?85+與485-的電壓差來(lái)作為信號(hào)傳輸。如果外部有個(gè)擾源對(duì)其進(jìn)行干擾，使雙絞線進(jìn)行485信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候，由于其雙絞，干擾對(duì)于485+，485-的干擾效果都是樣的，那電壓差依然是不變的，對(duì)于485信號(hào)的干擾縮到了最小。同樣的道理，如果有屏蔽線起到屏蔽作的話，外部擾源對(duì)于其的擾影響也可以盡可能的縮小。

485布線規(guī)范是必須要牽的布線，旦沒(méi)有借助485集線器和485中繼器直接布設(shè)成星型連接和樹(shù)形連接，很容易造成信號(hào)反射導(dǎo)致總線不穩(wěn)定。

485總線必須要單點(diǎn)可靠接地。單點(diǎn)就是整個(gè)485總線上只能是有個(gè)點(diǎn)接地，不能多點(diǎn)接地，因?yàn)閷⑵浣拥厥且驗(yàn)橐獙⒌鼐€(般都是屏蔽線作地線)上的電壓保持致，防止共模擾，如果多點(diǎn)接地適得其反。

RS-485 與MCU

MCU的輸出和讀取都是TTL電平，一般情況下由地線和信號(hào)線組成，在遠(yuǎn)距離傳輸?shù)那闆r下，信號(hào)線上的干擾信號(hào)會(huì)隨著有效信號(hào)被傳遞到接收端，使得通信容易被干擾。 與之相對(duì)的，485協(xié)議輸出的是差分信號(hào)，經(jīng)過(guò)TTL轉(zhuǎn)485芯片的轉(zhuǎn)換后其有效信息為兩條信號(hào)線的電壓差，即可大大消除通信時(shí)的共模干擾，同時(shí)由于其傳遞的信息隨時(shí)可以在硬件層面上被測(cè)量，而且整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程完全為硬件操作，無(wú)需軟件編寫，因此是種硬件協(xié)議。

TTL-485轉(zhuǎn)換器的真值表

實(shí)際操作時(shí)，芯片的接收器輸出端RO與單片機(jī)的Rx相連，驅(qū)動(dòng)器輸端DI則與單片機(jī)的Td相連

驅(qū)動(dòng)器的輸出邏輯

485芯片既有全雙通信，也有半雙工通信，如果485為半雙工通信模式，其在發(fā)送信息時(shí)便無(wú)法讀取信息，因此當(dāng)DE被拉高時(shí)完全處于發(fā)送信息的狀態(tài)，此時(shí)DI接受單片機(jī)寫入的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)輸信號(hào)DI為1時(shí)輸出正的差分信號(hào)，即A-B>0.2V。當(dāng)輸信號(hào)DI為0時(shí)輸出負(fù)差分信號(hào)，即B-A>-0.2V（有些芯片是0.3V，如SP3485）

當(dāng)DE被拉低時(shí)，依據(jù)/RE（低電平有效）的電平判斷作狀態(tài)，當(dāng)/RE為高時(shí)，整個(gè)器件不工作，輸出高阻態(tài)，當(dāng)其在低電平下使能時(shí)，則由輸?shù)腁B差分信號(hào)向RO輸出0或1。

18.2.2串口單線工作原理

本實(shí)驗(yàn)中，我們使用串口的TX線同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接受的功能。

通過(guò)設(shè)置USART_CTL2寄存器的HDEN位，可以使能單線模式。在單線模式下，TX引腳和RX引腳將從內(nèi)部連接到一起，RX引腳不再使用。TX引腳應(yīng)該被配置為開(kāi)漏輸出模式。通信沖突由軟件處理。當(dāng)發(fā)送時(shí)，需要關(guān)閉串口接受功能，打開(kāi)發(fā)送功能；當(dāng)接受時(shí)，需要關(guān)閉串口發(fā)送功能，打開(kāi)接受功能。

18.3硬件設(shè)計(jì)

紅楓派開(kāi)發(fā)板485硬件設(shè)計(jì)如下：

即使用PB6實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收，使用PG15用來(lái)控制485傳輸方向。

18.4代碼解析

18.4.1485發(fā)送函數(shù)

在bsp_uart.c中，定義了485發(fā)送函數(shù)：

C void bsp_rs485_uart_transmit(uint8_t *pbuff,uint16_t length) { uint32_t timeout = driver_tick; while(BOARD_UART.uart_control.Com_Flag.Bits.RecState==1 && BOARD_UART.uart_control.RecCount!=0){ if((timeout+UART_TIMEOUT_MS) <= driver_tick) { BOARD_UART.uart_control.Com_Flag.Bits.RecState=0; } } driver_gpio_pin_set(&RS485_DIR); usart_receive_config(BOARD_UART.uart_x, USART_RECEIVE_DISABLE); usart_transmit_config(BOARD_UART.uart_x, USART_TRANSMIT_ENABLE); if(BOARD_UART.uart_mode_tx==MODE_DMA) { driver_uart_dma_transmit(&BOARD_UART,pbuff,length); } else if(BOARD_UART.uart_mode_tx==MODE_INT) { driver_uart_int_transmit(&BOARD_UART,pbuff,length); } else if(BOARD_UART.uart_mode_tx==MODE_POLL) { driver_uart_poll_transmit(&BOARD_UART,pbuff,length); usart_receive_config(BOARD_UART.uart_x, USART_RECEIVE_ENABLE); usart_transmit_config(BOARD_UART.uart_x, USART_TRANSMIT_DISABLE); driver_gpio_pin_reset(&RS485_DIR); } }

18.4.2485接受函數(shù)

在bsp_uart.c中定義了485接受函數(shù)：

C void bsp_rs485_uart_receive(uint8_t *pbuff,uint16_t length) { uint32_t timeout = driver_tick; while(BOARD_UART.uart_control.Com_Flag.Bits.SendState==1){ if((timeout+UART_TIMEOUT_MS) <= driver_tick) { BOARD_UART.uart_control.Com_Flag.Bits.SendState=0; } } usart_receive_config(BOARD_UART.uart_x, USART_RECEIVE_ENABLE); usart_transmit_config(BOARD_UART.uart_x, USART_TRANSMIT_DISABLE); driver_gpio_pin_reset(&RS485_DIR); if(BOARD_UART.uart_mode_rx==MODE_DMA) { driver_uart_dma_receive(&BOARD_UART,pbuff,length); } else if(BOARD_UART.uart_mode_rx==MODE_INT) { driver_uart_int_receive(&BOARD_UART,pbuff,length); } else if(BOARD_UART.uart_mode_rx==MODE_POLL) { driver_uart_poll_receive(&BOARD_UART,pbuff,length); } }

18.4.3main函數(shù)實(shí)現(xiàn)

以下為main函數(shù)代碼：

C int main(void) { delay_init(); //初始化UART為中斷模式，注冊(cè)接受完成（IDLE）回調(diào)函數(shù) BOARD_UART.uart_mode_tx=MODE_DMA; BOARD_UART.uart_mode_rx=MODE_DMA; BOARD_UART.uart_idle_callback=user_receive_complete_callback; bsp_rs485_uart_init(); nvic_irq_enable(USART0_IRQn,2,0); delay_ms(1000); //配置UART接受，最長(zhǎng)100byte bsp_rs485_uart_receive(uart_rec_buff,100); while (1) { //查詢到接受完成回調(diào)函數(shù)標(biāo)志 if(uart_receive_complete_flag==SET) { uart_receive_complete_flag=RESET; //發(fā)送剛接受到的數(shù)據(jù) bsp_rs485_uart_transmit(uart_rec_buff,uart_receive_count); } } }

本例程main函數(shù)首先進(jìn)行了延時(shí)函數(shù)初始化，再初始化485為中斷模式，接著配置串口BOARD_UART，開(kāi)啟串口中斷NVIC，這里使用到了IDLE中斷，然后配置485接受（DMA方式），最長(zhǎng)100個(gè)字節(jié)，所以我們可以給485發(fā)送100個(gè)字節(jié)以下長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。在while（1）循環(huán)中循環(huán)查詢uart_receive_complete_flag標(biāo)志位，當(dāng)該標(biāo)志位為“SET”時(shí)，表示IDLE中斷被觸發(fā)，一幀數(shù)據(jù)接受完，最后將接收到的幀數(shù)據(jù)通過(guò)DMA發(fā)送方式原封不動(dòng)發(fā)送到485上。

18.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用USB轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)接線，將A、B線接好，使用串口調(diào)試助手發(fā)送一幀數(shù)據(jù)到MCU，MCU會(huì)將這幀數(shù)據(jù)回發(fā)到串口調(diào)試助手中。

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