STM32F103 485通信开发实例

只看该作者 · 2024-1-31 20:27

一、背景介绍
      项目开发需要用到stm32的串口实现485通信，整个调试过程花了一天半，比预想中的长，期间陆续解决了几个小问题，有些是硬件上的问题，最后总算是把整套代码调试通顺。整理了一下，放在这里供有需要的人参考。

      因为需要实现多个stm32f103芯片之间的数据交互，485通信为半双工模式，因此代码包含了主机和从机两个部分。为了便于多装置组网，整体上采用主机问询-从机应答的模式，保证同一时间网络中只有一个装置发数据，避免发生通信冲突。

      具体的规约设计需根据实际需求而定，本文尽量采用简单实例，便于清晰展示485通信功能的整体架构和逻辑。

二、主机代码1、串口初始化配置void usart2_init(u32 baud)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE);

//TX
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//RX
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//RN
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

USART_InitStructure.USART_BaudRate = baud;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//长度为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//1个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
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2
USART_Cmd(USART2, ENABLE);             //使能串口2
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接收中断

//中断优先级配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

RS485_RN = 0;//初始化时默认为接收模式
}

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2、发送函数定义
u8 RS485_Send(u8 *buf,u8 len)
{
u8 i;

for(i=0;i<len;i++)
{
USART_SendData(USART2,buf[i]);
}

while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET);

return 1;
}

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3、串口接收中断函数定义

void USART2_IRQHandler(void)
{
u8 readd;
u8 error;

if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)!=RESET)
{
//检测噪音、帧错误或校验位错误
      if(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_NE|USART_FLAG_FE|USART_FLAG_PE))
      {
         error = 1;
      }

else
      {
         error = 0;
      }

readd = USART_ReceiveData(USART2); //读取接收到的字节

if((RS485_RX_CNT < 8)&&(error == 0))
{
//按照规约设置，一帧数据包含8字节，逐个接收
         RS485_RX_BUFF[RS485_RX_CNT]=res;
RS485_RX_CNT++;
}

      //一帧数据接收完毕，按照规约，进行数据整理，根据实际需求设计规约
if(RS485_RX_CNT == 8)
{
RS485_RX_CNT = 0;

/*接收数据整理*/

//发送标志位为1，表示主机数据接收完毕，可以准备发送新指令
RS485_TX_EN = 1;
}
}
}

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4、定时中断（用于主机发送指令）
void TIM3_IRQHandler(void)
{
u8 i;

if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(RS485_TX_EN)//如果接收中断结束，表示可以发送新的指令
{
RS485_TX_EN = 0;//置0，因为发送完毕后需要等待从机的返回数据，避免通信冲突

         //发送数据赋值，这里仅以简单数组表示
RS485_TX_BUFF[0] = 0x01;
RS485_TX_BUFF[1] = 0x01;
RS485_TX_BUFF[2] = 0x01;
RS485_TX_BUFF[3] = 0x01;
RS485_TX_BUFF[4] = 0x01;
RS485_TX_BUFF[5] = 0x01;
RS485_TX_BUFF[6] = 0x01;

//最后一个字节设置为校验位，生成校验值
RS485_TX_BUFF[7] = 0x00;
for(i=0;i<7;i++)
{
RS485_TX_BUFF[7] += RS485_TX_BUFF[i];
}

         //数据发送
RS485_RN = 1;
RS485_Send(RS485_TX_BUFF,8);
RS485_RN = 0;
}

TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //Çå³ýTIM3µÄÖÐ¶Ï´ý´¦ÀíÎ»
}
}

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5、.h文件
#ifndef __USART2_H
#define __USART2_H

#include "all.h"

#define RS485_RN PDout(7)

void usart2_init(u32 baud);

u8 RS485_Send(u8 *buf,u8 len);
#endif

只看该作者 · 2024-1-31 20:28

三、从机代码
1、串口初始化配置
      与主机相同

2、发送函数定义
      与主机相同

3、串口接收中断函数定义
      基本流程是先接收，然后校验，最后生成返回值并发送。作为从机，不会主动向外发送信息，仅根据接收到的数据按照规约发送相应数据返回给主机。

void USART2_IRQHandler(void)
{
u8 readd;
u8 error;
u8 check_temp = 0;
u8 i;

if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)!=RESET)
{
      //检测噪音、帧错误或校验错误
      if(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_NE|USART_FLAG_FE|USART_FLAG_PE))
      {
         error = 1;
      }

else
      {
         error = 0;
      }

//读取接收字节
readd = USART_ReceiveData(USART2);

      //逐个读取各字节
if((RS485_RX_CNT < 8)&&(error == 0))
{
RS485_RX_BUFF[RS485_RX_CNT]=res;
RS485_RX_CNT++;
}

      //8字节读取完毕，进行数据整理，及返回数据发送
if(RS485_RX_CNT == 8)
{
RS485_RX_CNT = 0;

//首先进行数据校验
for(i=0;i<7;i++)
{
check_temp += RS485_RX_BUFF[i];
}

         //若校验通过，返回一组数据
if(check_temp == RS485_RX_BUFF[7])
{
//组织返回数据
            RS485_TX_BUFF[0] = 0x10;
RS485_TX_BUFF[1] = 0x10;
RS485_TX_BUFF[2] = 0x10;
RS485_TX_BUFF[3] = 0x10;
RS485_TX_BUFF[4] = 0x10;
RS485_TX_BUFF[5] = 0x10;
RS485_TX_BUFF[6] = 0x10;

//生成返回数据的校验值
RS485_TX_BUFF[7] = 0x00;
for(i=0;i<7;i++)
{
RS485_TX_BUFF[7] += RS485_TX_BUFF[i];
}

//数据发送
RS485_RN = 1;
RS485_Send(RS485_TX_BUFF,8);
RS485_RN = 0;
}

         //若校验不通过，返回另一组数据
else
{
            //组织返回数据
RS485_TX_BUFF[0] = 0x11;
RS485_TX_BUFF[1] = 0x00;
RS485_TX_BUFF[2] = 0x00;
RS485_TX_BUFF[3] = 0x00;
RS485_TX_BUFF[4] = 0x00;
RS485_TX_BUFF[5] = 0x00;
RS485_TX_BUFF[6] = 0x00;

            //生成返回数据的校验值
RS485_TX_BUFF[7] = 0x00;
for(i=0;i<7;i++)
{
RS485_TX_BUFF[7] += RS485_TX_BUFF[i];
}

            //数据发送
RS485_RN = 1;
RS485_Send(RS485_TX_BUFF,8);
RS485_RN = 0;
}
}
}
}

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4、.h文件
与主机相同

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四、测试结果
利用两块带有485接口的开发板进行测试，主机采用调试模式，测试结果如图：

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结论：发送数据和接收数据符合预期，通信正确。

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五、注意事项
1）本设计中的485采用半双工，因此现实中通信规约和主从机的发送接收机制需要重点设计，尤其要考虑发送与接收之间的时延，避免出现通信冲突；

2）本文仅验证了包含一台主机和一台从机的简单系统，其在复杂系统中的应用效果有待进一步测试。