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第二十九章 485 实验 本章我们将向大家介绍如何使用STM32的串口实现485通信（半双工）。在本章中，我们将使用STM32的串口2来实现两块开发板之间的485通信，并将结果显示在TFTLCD模块上。本章分为如下几个部分： 29.1 485 简介 29.2 硬件设计 29.3 软件设计 29.4 下载验证
29.1 485 简介 485（一般称作RS485/EIA-485）是隶属于OSI模型物理层的电气特性规定为2线，半双工，多点通信的标准。它的电气特性和RS-232大不一样。用缆线两端的电压差值来表示传递信号。RS485仅仅规定了接受端和发送端的电气特性。它没有规定或推荐任何数据协议。 RS485的特点包括： 1） 接口电平低，不易损坏芯片。RS485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)V 表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V表示。接口信号电平比RS232降低了，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。 2） 传输速率高。10米时，RS485的数据最高传输速率可达35Mbps，在1200m时，传输 速度可达100Kbps。 3） 抗干扰能力强。RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力 增强，即抗噪声干扰性好。 4） 传输距离远，支持节点多。RS485总线最长可以传输1200m以上（速率≤100Kbps） 一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。 RS485推荐使用在点对点网络中，线型，总线型，不能是星型，环型网络。理想情况下RS485需要2个匹配电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗（一般为120Ω）。没有特性阻抗的话，当所有的设备都静止或者没有能量的时候就会产生噪声，而且线移需要双端的电压差。没有终接电阻的话，会使得较快速的发送端产生多个数据信号的边缘，导致数据传输出错。485推荐的连接方式如图29.1.2所示： 图29.1.2 RS485连接 在上面的连接中，如果需要添加匹配电阻，我们一般在总线的起止端加入，也就是主机和设备4上面各加一个120Ω的匹配电阻。 由于RS485具有传输距离远、传输速度快、支持节点多和抗干扰能力更强等特点，所以RS485有很广泛的应用。 战舰STM32开发板采用SP3485作为收发器，该芯片支持3.3V供电，最大传输速度可达10Mbps，支持多达32个节点，并且有输出短路保护。该芯片的框图如图29.1.2所示：
图29.1.2 SP3485框图
图中A、B总线接口，用于连接485总线。RO是接收输出端，DI是发送数据收入端，RE是接收使能信号（低电平有效），DE是发送使能信号（高电平有效）。 本章，我们通过该芯片连接STM32的串口2，实现两个开发板之间的485通信。本章将实现这样的功能：通过连接两个战舰STM32开发板的RS485接口，然后由KEY0控制发送，当按下一个开发板的KEY0的时候，就发送5个数据给另外一个开发板，并在两个开发板上分别显示发送的值和接收到的值。 本章，我们只需要配置好串口2，就可以实现正常的485通信了，串口2的配置和串口1基本类似，只是串口的时钟来自APB1，最大频率为36Mhz。 29.2 硬件设计 本章要用到的硬件资源如下： 1） 指示灯DS0 2） KEY0按键 3） TFTLCD模块 4） 串口2 5） RS485收发芯片SP3485 前面3个之前都已经详细介绍过了，这里我们介绍SP3485和串口2的连接关系，如图29.2.1所示： 图29.2.1 STM32与SP3485连接电路图 从上图可以看出：STM32的串口2通过P9端口设置，连接到SP3485，通过STM32的PG9控制SP3485的收发，当PG9=0的时候，为接收模式；当PG9=1的时候，为发送模式。这里注意，我们要设置好开发板上P9排针的连接，通过跳线帽将PA2和PA3分别连接到485T和485R上面，如图29.2.2所示： 图29.2.2 硬件连接示意图 最后，我们用2根导线将两个开发板RS485端子的A和A，B和B连接起来。这里注意不要接反了（A接B），接反了会导致通讯异常！！ 29.3 软件设计 打开上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个RS485的文件夹，然后新建一个rs485.c和rs485.h的文件保存在RS485文件夹下，并将RS485文件夹加入头文件包含路径。 打开rs485.c文件，输入如下代码： #include "sys.h" #include "rs485.h" #include "delay.h" #ifdef EN_USART2_RX //如果使能了接收 //接收缓存区 u8 RS485_RX_BUF[64]; //接收缓冲,最大64个字节. //接收到的数据长度 u8 RS485_RX_CNT=0; void USART2_IRQHandler(void) { u8 res; if(USART2->SR&(1<<5))//接收到数据 { res=USART2->DR; if(RS485_RX_CNT<64) { RS485_RX_BUF[RS485_RX_CNT]=res; //记录接收到的值 RS485_RX_CNT++; //接收数据增加1 } } } #endif //初始化IO 串口2 //pclk1:PCLK1时钟频率(Mhz) //bound:波特率 void RS485_Init(u32 pclk1,u32 bound) { float temp; u16 mantissa; u16 fraction; temp=(float)(pclk1*1000000)/(bound*16); //得到USARTDIV mantissa=temp; //得到整数部分 fraction=(temp-mantissa)*16; //得到小数部分 mantissa<<=4; mantissa+=fraction; RCC->APB2ENR|=1<<8; //使能PORTG口时钟 GPIOG->CRH&=0XFFFFFF0F; //IO状态设置 GPIOG->CRH|=0X00000030; //IO状态设置 RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA口时钟 GPIOA->CRL&=0XFFFF00FF; //IO状态设置 GPIOA->CRL|=0X00008B00; //IO状态设置 RCC->APB1ENR|=1<<17; //使能串口时钟 RCC->APB1RSTR|=1<<17; //复位串口2 RCC->APB1RSTR&=~(1<<17); //停止复位 //波特率设置 USART2->BRR=mantissa; // 波特率设置 USART2->CR1|=0X200C; //1位停止,无校验位. #ifdef EN_USART2_RX //如果使能了接收 //使能接收中断 USART2->CR1|=1<<8; //PE中断使能 USART2->CR1|=1<<5; //接收缓冲区非空中断使能 MY_NVIC_Init(3,3,USART2_IRQChannel,2);//组2，最低优先级 #endif RS485_TX_EN=0; //默认为接收模式 } //RS485发送len个字节. //buf:发送区首地址 //len:发送的字节数(为了和本代码的接收匹配,这里建议不要超过64个字节) void RS485_Send_Data(u8 *buf,u8 len) { u8 t; RS485_TX_EN=1; //设置为发送模式 for(t=0;t<len;t++) //循环发送数据 { while((USART2->SR&0X40)==0); //等待发送结束 USART2->DR=buf[t]; } while((USART2->SR&0X40)==0); //等待发送结束 RS485_RX_CNT=0; RS485_TX_EN=0; //设置为接收模式 } //RS485查询接收到的数据 //buf:接收缓存首地址 //len:读到的数据长度 void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len) { u8 rxlen=RS485_RX_CNT; u8 i=0; *len=0; //默认为0 delay_ms(10); //等待10ms,连续超过10ms没有接收到一个数据,则认为接收结束 if(rxlen==RS485_RX_CNT&&rxlen)//接收到了数据,且接收完成了 { for(i=0;i<rxlen;i++) buf=RS485_RX_BUF; *len=RS485_RX_CNT; //记录本次数据长度 RS485_RX_CNT=0; //清零 } } 此部分代码总共4个函数，其中RS485_Init函数为485通信初始化函数，其实基本上就是在配置串口2，只是把PG9也顺带配置了，用于控制SP3485的收发。同时如果使能中断接收的话，会执行串口2的中断接收配置。USART2_IRQHandler函数用于中断接收来自485总线的数据，将其存放在RS485_RX_BUF里面。最后RS485_Send_Data和RS485_Receive_Data这两个函数用来发送数据到485总线和读取从485总线收到的数据，都比较简单。 保存rs485.c，并把该文件加入HARDWARE组下面，然后我们打开rs485.h在里面输入如下代码： #ifndef __RS485_H #define __RS485_H #include "sys.h" extern u8 RS485_RX_BUF[64]; //接收缓冲,最大64个字节 extern u8 RS485_RX_CNT; //接收到的数据长度 //模式控制 #define RS485_TX_EN PGout(9) //485模式控制.0,接收;1,发送. //如果想串口中断接收，请不要注释以下宏定义 #define EN_USART2_RX 1 //0,不接收;1,接收. void RS485_Init(u32 pclk2,u32 bound); void RS485_Send_Data(u8 *buf,u8 len); void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len); #endif 在这里，我们开启了串口2的中断接收，保存rs485.h。最后，我们在test.c里面，修改main函数如下： int main(void) { u8 key; u8 cnt=0; u8 i=0,t=0; u8 rs485buf[5]; Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置 uart_init(72,9600); //串口初始化为9600 delay_init(72); //延时初始化 LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口 LCD_Init(); //初始化LCD usmart_dev.init(72); //初始化USMART KEY_Init(); //按键初始化 RS485_Init(36,9600); //初始化RS485 POINT_COLOR=RED; //设置字体为红色 LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32"); LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"RS485 TEST"); LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK"); LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2012/9/9"); LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"KEY0:Send"); //显示提示信息 POINT_COLOR=BLUE; //设置字体为蓝色 LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Count:"); //显示当前计数值 LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"Send Data:"); //提示发送的数据 LCD_ShowString(60,210,200,16,16,"Receive Data:"); //提示接收到的数据 while(1) { key=KEY_Scan(0); if(key==KEY_RIGHT)//KEY0按下,发送一次数据 { for(i=0;i<5;i++) { rs485buf=cnt+i;//填充发送缓冲区 LCD_ShowxNum(60+i*32,190,rs485buf,3,16,0X80); //显示数据 } RS485_Send_Data(rs485buf,5);//发送5个字节 } RS485_Receive_Data(rs485buf,&key); if(key)//接收到有数据 { if(key>5)key=5;//最大是5个数据. for(i=0;i<key;i++)LCD_ShowxNum(60+i*32,230,rs485buf,3,16,0X80); //显示数据 } t++; delay_ms(10); if(t==20) { LED0=!LED0;//提示系统正在运行 t=0; cnt++; LCD_ShowxNum(60+48,150,cnt,3,16,0X80); //显示数据 } } } 此部分代码，我们主要关注下RS485_Init(36,9600)，这里用的是36，而不是72，是因为APB1的时钟是36Mhz，故是36，而串口1的时钟来自APB2，是72Mhz的时钟，所以这里和串口1的设置是有点区别的。cnt是一个累加数，一旦KEY_RIGHT（KEY0）按下，就以这个数位基准连续发送5个数据。当485总线收到数据的时候，就将收到的数据直接显示在LCD屏幕上。 29.4 下载验证 在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上（注意要2个开发板都下载这个代码哦），得到如图29.4.1所示：
图29.4.1 程序运行效果图 伴随DS0的不停闪烁，提示程序在运行。此时，我们按下KEY0就可以在另外一个开发板上面收到这个开发板发送的数据了。如图29.4.2所示：
图29.4.2 RS485实验测试图片 上图中，左侧的图片来自开发板A，发送了5个数据，右侧的图片来自开发板B，接收到了来自开发板A的5个数据。 本章介绍的485总线时通过串口控制收发的，我们只需要将P9的跳线帽稍作改变，该实验就变成了一个RS232串口通信实验了，通过对接两个开发板的RS232接口，即可得到同样的实验现象，有兴趣的读者可以实验一下。
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《STM32开发指南》第二十九章 485实验.rar
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