【连载】【ALIENTEK 战舰STM32开发板】STM32开发指南--第二十九章 485实验

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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

       {

              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=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,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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