如何实现基于STM32f103的RS458通信？

简介

1. 来历

通常的微处理器都集成有 1 路或多路硬件 UART 通道，可以非常方便地实现串行通讯。在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中，也常常使用简便易用的串行通讯方式作为数据交换的手段。但是，在工业控制等环境中，常会有电气噪声干扰传输线路，使用 RS-232 通讯时经常因外界的电气干扰而导致信号传输错误；另外， RS-232 通讯的最大传输距离在不增加缓冲器的情况下只可以达到 15 米。为了解决上述问题， RS-485/422 通讯方式就应运而生了。
2. RS_485标准

RS-485 标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。但由于 PC 上的串行数据通讯是通过 UART 芯片(较老版本的 PC 采用 I8250 芯片或 Z8530 芯片)来处理的，其通讯协议也规定了串行数据单元的格式（ 8-N-1 格式）： 1 位逻辑 0 的起始位， 6/7/8 位数据位， 1 位可选择的奇(ODD)/偶(EVEN)校验位， 1/2 位逻辑 1 的停止位。基于 PC 的 RS-232、 RS-422 与 RS-485标准均采用同样的通讯协议。





RS-485 标准是为弥补 RS-232 通信距离短、速率低等缺点而产生的。 RS-485 标准只规定了平衡发送器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。RS-485 标准与 RS-232 不一样，数据信号采用差分传输方式（Differential Driver Mode），也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为 A，另一线定义为 B。
通常情况下，发送发送器 A、 B 之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态；负电平在-2～-6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地 C。在 RS-485 器件中，一般还有一个“使能”控制信号。 “使能”信号用于控制发送发送器与传输线的切断与连接，当“使能”端起作用时，发送发送器处于高阻状态，称作“第三态”，它是有别于逻辑“ 1”与“ 0”的第三种状态。对于接收发送器，也作出与发送发送器相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将 A-A与 B-B 对应相连。当在接收端 A-B 之间有大于+200mV 的电平时，输出为正逻辑电平；小于-200mV 时，输出为负逻辑电平。在接收发送器的接收平衡线上，电平范围通常在 200mV至 6V 之间。





定义逻辑 1（正逻辑电平）为 A＞B 的状态，逻辑 0（负逻辑电平）为 B＞A 的状态，A、 B 之间的压差不小于 200mV。





3. 连接方式






它可以由一个主机控制多个从机。由于其采用的是半双工方式，通信系统每一端的发送器和接收器，通过收/发开关转换到通信线上，进行方向的切换，因此，会产生时间延迟，而且从机和从机之间要避免同时发送信息，以免数据在总线上互相干扰。
4. 引脚说明











5. 功能分析

（1）发送器

RS485发送器输出是差分输出。空载时输出电压的大小为 0V～+3.3V。即使在差分输出连接了 54Ω负载的条件下，发送器仍可保证输出电压大于 1.5V。 SP3481 和 SP3485 有一根使能控制线（高电平有效）。 DE（ Pin3）上的逻辑高电平将使能发送器的差分输出。如果 DE（ Pin3）为低，则发送器输出呈现三态。
（2）接收器

RS485接收器的输入是差分输入，输入灵敏度可低至± 200mV。接收器的输入电阻通常为 15kΩ（最小为 12kΩ）。－ 7V～+12V 的宽共模方式范围允许系统之间存在大的零电位偏差。 SP3481 和 SP3485 的接收器有一个三态使能控制脚。如果 RE （ Pin2）为低，接收器使能，反之接收器禁止。
6. RS-485 接口电路

微处理器的标准串行口通过 RXD 直接连接 SP485R 芯片的 RO 引脚， 通过 TXD
直接连接 SP485R 芯片的 DI 引脚。
由微处理器输出的 R/D 信号直接控制 SP485R 芯片的发送器/接收器使能： R/D 信号为“ 1”，则 SP485R 芯片的发送器有效，接收器禁止，此时微处理器可以向 RS-485 总线发送数据字节； R/D 信号为“0”，则 SP485R 芯片的发送器禁止，接收器有效，此时微处理器可以接收来自 RS-485 总线的数据字节。此电路中，任一时刻 SP485R 芯片中的“接收器”和“发送器”只能够有 1 个处于工作状态。





在本次实验中所用的开发板485电路图是





RO --RS485_TX – PB10 – USART3_TX – 复用
DI --RS485_RX – PB11 – USART3_RX – 复用
RS485_RE – PC9 – 通用 //RS485_RE是发送器和接收器的开关
程序

在这里我用的是用485与电脑串口连接，实现通信

#include "rs485.h"


void RS485_Config(uint32_t brr)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
        USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
        //打开时钟  PB PC　USART3
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);
        //PB10 配置为 复用 推挽 无上下
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //推挽输出
        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
        GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);         //GPIO初始化
        //PB11 配置为 浮空输入
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //推挽输出
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
        GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);         //GPIO初始化
        //PC9
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //推挽输出
        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
        GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);         //GPIO初始化
        //配置串口
        //232协议  1+8+0+1
        USART_InitStruct.USART_BaudRate = brr;
        USART_InitStruct.USART_Parity =  USART_Parity_No;//禁止奇偶检验
        USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//数据位：8位
        USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位：1位
        USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//发送，接收使能
        USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件控制流
        USART_Init(USART3,&USART_InitStruct);
        USART_Cmd(USART3,ENABLE);
        Usart3_RxNVICConfig();
        //配置为接收器
        RS485_RE = RS485_ModeRx;
}


void Usart3_RxNVICConfig(void)
{
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
        //接收中断
        USART_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,ENABLE);
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //中断通道使能
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//次级
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//占先
        NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);//初始化 NVIC 寄存器
}


void RS485_Echo(void)
{
        u8 ch;
        //配置为接收器
        RS485_RE = RS485_ModeRx;
//        USART3->CR1 &=~ (1<<2);
        //接收数据 -- 判断是否接收到数据
        while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_RXNE)!=SET);
        //保存数据
         ch=USART3->DR;
        //配置发送器
        RS485_RE = RS485_ModeTx;
        //发送数据
        USART3->DR = ch;
        //判断数据是否发送完成
        while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
       
//        u8 da = 0;
//        if((USART3->SR & (1<<5)) != 0)
//        {
//                        da = USART3->DR;
//                        USART3->CR1 &= ~(1<<2);
//                        GPIOC->ODR |=(0x01<<9);//DE 发送器输出使能(高电平有效)
//                        __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
//                         
//                        USART3->DR = da;
//                        while((USART3->SR & (1<<6)) == 0);
//                        GPIOC->ODR &=~(0x01<<9);//RE 接收器输出使能(低电平有效)
//                        __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
//                        USART3->CR1 |= (1<<2);
//        }
}


void RS485_MoreEcho(void)
{
        u8 ch[5],i=0;
        //配置为接收器
        RS485_RE = 0;
        for(i=0;i<5;i++)
        {
                //接收数据 -- 判断是否接收到数据
                while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_RXNE)!=SET);
                //保存数据
                 ch=USART3->DR;
        }
        //配置发送器
        RS485_RE = 1;
        for(i=0;i<5;i++)
        {
                //发送数据
                USART3->DR = ch;
                //判断数据是否发送完成
                while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
        }
}
485与232有很多相似之处，我本来打算写modbus，最后想想还是决定写写485，不能因为简单就放轻松，也算是加深自己的认识，让我们一起加油。