STM32F103（二十四）一篇博客精通《485通信》
学习板：STM32F103ZET6
参考：
STM32F103（二十三）通用同步异步收发器(USART)
485通信
- 一、485简介
-
- 1、简述
- 2、芯片简述
- 3、芯片测试
- 4、面向原理图
- 二、手把手写信号传递函数
-
- 1、写一个发送一次u8数据的函数
- 2、写一个发送多个u8数据的函数
- 3、写一个接收多个数据函数的函数
- 三、例题（F1板子发送——>F4板子接收）
-
- 1、题
- 2、分析
- 3、F1板子代码（发送数据）
- 4、F4板子代码（接收数据并串口打印）
- 5、引脚连接
- 6、测试
- 四、总结
一、485简介
1、简述
485是一种2线、半双工的通信，传输距离可达到1Km以上，通过A线、B线两线的电压差来传递信号。
485芯片接口电平很低，可以兼容TTL电路，所以可以直接接入到TTL电路。发送信号“1”时两线电压差为+(2~6)V，发送信号“0”时两线电压差为 -(2 ~6)V。
因为需要根据A线、B线两端电压差来确定逻辑“1”和“0”，所以收发双方都需要接一个匹配电阻，一般为120Ω。
2、芯片简述
485芯片一般为以下框图：（ SP3485为例）
包括我近期项目选用的一款485芯片：
其中：
RO：接收数据输出端，485通信过程中，终端信号接收引脚。
RE：接收数据使能，低电平有效，终端的485芯片RE引脚置0，进入接收模式。
DI：发送数据输入端，485通信过程中，始端信号发送引脚。
DE：发送数据使能，高电平有效，始端的485芯片DE引脚置1，进入发送模式。
A、B：信号传输线，准确的讲，只是起到导电作用。
VCC、GND：供电。
485通信为半双工通信，即同一时间只能接收或发送数据。而接收数据使能RE低电平有效，发送数据使能DE高电平有效，所以这两个引脚可以共接一个IO口。有以下情况:
①当IO口输出低电平时，接收数据使能RE有效，进入接收模式
②当IO口输出高电平时，发送数据使能DE有效，进入发送模式。
3、芯片测试
以SP485芯片为例，总结：
①发送模式时，DI输出“1”或“0”时传输线A、B上的电平情况
②接收模式时，传输线上不同电平时，RO引脚输出电平情况
上图是我对SP485的测试结果，主设备用的F1板子，从设备为F4板子。再详述一下：
①当主设备设置为发送模式时，DI引脚发送“1”，则传输线上：A线高电平、B线低电平…同时从设备为接收模式，当A线为高电平、B线为低电平时，RO引脚输出高电平。
②当主设备设置为发送模式时，DI引脚发送“0”，则传输线上：A线低电平、B线高电平…同时从设备为接收模式，当A线为低电平、B线为高电平时，RO引脚输出低电平。
所以省略中间过程，我们知道：主设备发送“1”，从设备收到“1”，主设备发送“0”，从设备收到“0”。而485芯片没有时钟引脚，所以我们想到用异步串行传输USART。主设备USART一次输出8位的数，从设备一次接收8位的数，只需保证双方串口的波特率、停止位、校验位等一致即可
4、面向原理图
我用的板子上使用的是串口2，USART_TX通过跳线帽与485的DI引脚连接；USART_RX通过跳线帽与485的RO引脚连接；PD7控制RE和DR，之前也总结到过，这里当PD7=0时为接收模式，当PD7=1时，为发送模式。
所以除了硬件连接，其他部分都是USART的代码
二、手把手写信号传递函数
通过第一部分总结，我们知道485通信可以通过双方的USART来输出和接收信号，所以USART收发函数就是485通信的函数，而485模块只需要设置为接收或发送模式，双方设置好后，其实就是两块板子之间的USART通信。
1、写一个发送一次u8数据的函数
void My485_Send_One_Data(u8 data)
{
PDout(7)=1;//发送数据使能
while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET);//等待上一次数据发送完成
USART_SendData(USART2,data);
}
上述代码中，首先PD7输出高电平，将485设置为发送数据模式。然后等待上一次数据发送完毕后，开启本次数据传输。代码比较简单。
2、写一个发送多个u8数据的函数
void My485_Send_Len_data(u8 data[],u16 len)
{
u16 t=0;
for(t=0;t<len;t++)
{
My485_Send_One_Data(data[t]);
delay_ms(10);//最好延迟，防止对方反应不过来
}
}
这个函数也比较简单，data[]为传递的数据存储数组，len为需要传递的数据个数。其中My485_Send_One_Data(data[t]);函数是上面写的那个函数。
3、写一个接收多个数据函数的函数
发送数据的函数一般都比较好写，麻烦的是接收数据的函数，因为接收数据函数要用到中断，所以还需要配置中断。直接附已经调试好的代码，然后再讲思想：
void My485_Receive_data(u8 len)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
PDout(7)=0;//接收数据使能
NUM=0;
RS485_Receive_Num=len;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; //抢占优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);
}
extern u8 buffer[200];//接收的数据存储在这个数组
extern u8 RS485_Receive_Num;//储存需要接收的数据个数
extern u8 NUM; //统计现在接收到几个数据
void USART2_IRQHandler(void)
{
u8 temp;
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收到数据
{
temp=USART_ReceiveData(USART2);
if(RS485_Receive_Num>NUM)
{
buffer[NUM]=temp;
NUM++;
}
if(RS485_Receive_Num<=NUM)
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, DISABLE);
}
}
在void My485_Receive_data(u8 len)函数中，将485模块设置为接收模式；将NUM这个全局变量清零，这个变量是用来统计目前已经接收到多少个数据。然后就是NVIC中断优先级设置和使能中断
这个接收函数配置好中断后，USART2就开始检测是否有数据输入了，只要有数据输入，就产生一次中断进入中断服务函数，然后接收到数据、存储数据、清除中断、等待下一次数据到来。当接收到我们需要接收到的数据个数时，再失能中断
数据存储的数组我采用的是全局数组，因为数据处理都是在中断服务函数中处理的，数组的地址没法传递。
在void My485_Receive_data(u8 len)函数中可以再加一段程序，将储存数据的buffer[]数组清零，不过我觉得没必要，只需要保证通信不会出现异常，规定好接收数据的多少就可以了。
注意理解这个思想就好了，比如后面的例题，我把中断服务函数的以下代码放在了主函数中:
if(RS485_Receive_Num<=NUM)
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, DISABLE);
三、例题（F1板子发送——>F4板子接收）
1、题
F1板子发送一组1~100的100个数，通过双方485通信，F4接收到数据并通过串口打印在串口监视器上。
2、分析
F1板子发送数据，所以只用到上面写的第二个函数，需要配置USART2和485模块。
F4板子接收数据用到上面写的第三个函数，需要配置USART2和485模块。同时需要串口打印，所以需要配置USART1（我的两块板子都是：485与USART2连接，USART1通过RS232与USB连接）
3、F1板子代码（发送数据）
485.h代码：
#ifndef _485_
#define _485_
#include "sys.h"
void My485_Init(u32 bound);
void My485_Send_One_Data(u8 data);
void My485_Send_Len_data(u8 *,u16 );
void My485_Receive_data(u8 len);//参数：读取数据个数
#endif
485.c代码：
#include "485.h"
#include "stm32f10x.h"
void My485_Init(u32 bound)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //PA2 TX
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //PA3 RX
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); //PD7 使能发送、接收
USART_InitStructure.USART_BaudRate=bound;
USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;
USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
USART_Init(USART2,&USART_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; //抢占优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_Cmd(USART2,ENABLE);
}
extern u8 buffer[200];//接收的数据存储在这个数组
extern u8 RS485_Receive_Num;//储存需要接收的数据个数
extern u8 NUM; //统计现在接收到几个数据
void USART2_IRQHandler(void)
{
u8 temp;
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收到数据
{
temp=USART_ReceiveData(USART2);
if(RS485_Receive_Num>NUM)
{
buffer[NUM]=temp;
NUM++;
}
}
}
void My485_Send_One_Data(u8 data)
{
PDout(7)=1;//发送数据使能
while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET);//等待上一次数据发送完成
USART_SendData(USART2,data);
}
void My485_Send_Len_data(u8 data[],u16 len)
{
u16 t=0;
for(t=0;t<len;t++)
My485_Send_One_Data(data[t]);
}
void My485_Receive_data(u8 len)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
PDout(7)=0;//接收数据使能
NUM=0;
RS485_Receive_Num=len;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; //抢占优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);
}
主函数代码：
#include "stm32f10x.h"
#include "485.h"
#include "delay.h"
u8 buffer[200];//接收的数据存储在这个数组
u8 RS485_Receive_Num=0;//储存需要接收的数据个数
u8 NUM=0; //统计现在接收到几个数据
u8 arr[200]; //发送的数据储存在这个数组
int main(void)
{
u16 i;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
delay_init();
My485_Init(115200);
for(i=0;i<100;i++)
arr[i]=i+1;//赋初值
delay_ms(1500);
My485_Send_Len_data(arr,100);
while(1)
{
}
}
主函数写的是按下复位后，隔1.5后发送100个数据
4、F4板子代码（接收数据并串口打印）
USART1头文件代码(为了串口打印)：
#ifndef _USART_
#define _USART_
#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4xx_conf.h"
void Myusart1_Init(u32);
#endif
USART的.c文件代码(为了串口打印)：
#include "myusart.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include "sys.h"
#include "string.h"
void Myusart1_Init(u32 baud)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA9，PA10
USART_InitStructure.USART_BaudRate=baud;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2 ; //抢占优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //子优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
485.h代码：
#ifndef _485_
#define _485_
#include "sys.h"
void My485_Init(u32 bound);
void My485_Send_One_Data(u8 data);
void My485_Send_Len_data(u8 *,u16 );
void My485_Receive_data(u8 len);//参数：读取数据个数
#endif
485.c代码：
#include "485.h"
#include "stm32f4xx.h"
void My485_Init(u32 bound)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA|RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_USART2);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_USART2);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure); //PG8 发送接收使能
USART_InitStructure.USART_BaudRate=bound;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART2,&USART_InitStructure);
USART_Cmd(USART2, ENABLE);
}
extern u8 buffer[200];//接收的数据存储在这个数组
extern u8 RS485_Receive_Num;//储存需要接收的数据个数
extern u8 NUM; //统计现在接收到几个数据
void USART2_IRQHandler(void)
{
u8 temp;
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收到数据
{
temp=USART_ReceiveData(USART2);
if(RS485_Receive_Num>NUM)
{
buffer[NUM]=temp;
NUM++;
}
}
}
void My485_Send_One_Data(u8 data)
{
PGout(8)=1;//发送数据使能
while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET);//等待上一次数据发送完成
USART_SendData(USART2,data);
}
void My485_Send_Len_data(u8 data[],u16 len)
{
u16 t=0;
for(t=0;t<len;t++)
My485_Send_One_Data(data[t]);
}
void My485_Receive_data(u8 len)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
PGout(8)=0;//接收数据使能
NUM=0;
RS485_Receive_Num=len;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; //抢占优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级 3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);
}
main.c代码：
#include "stm32f4xx.h"
#include "myusart.h"
#include "delay.h"
#include "485.h"
u8 buffer[200];//接收的数据存储在这个数组
u8 RS485_Receive_Num=0;//储存需要接收的数据个数
u8 NUM=0; //统计现在接收到几个数据
u8 arr[200]; //发送的数据储存在这个数组
int main(void)
{
u16 i;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
Myusart1_Init(115200);
My485_Init(115200);
delay_init(168);
My485_Receive_data(100);//接收100个数据
while(1)
{
if(RS485_Receive_Num<=NUM)
{
NUM=0;
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, DISABLE);
for(i=0;i<RS485_Receive_Num;i++)
{
USART_SendData(USART1,buffer[i]);//通过串口监视器显示
delay_ms(10);//一定要延时，保证每个数据能准确发送到串口
}
}
// USART_SendData(USART1,buffer[45]);//通过串口监视器显示
}
}
5、引脚连接
①F1板子485端子A线与F4板子485端子A线相连，B线与B线相连。
②保证F1板子与F4板的USART2与485模块相连。
③保证F4板子USART1与USB输出相连。
6、测试
USB连接F4板子并打开串口监视器。同时复位F1、F4板子，察看数据接收情况：
四、总结
485通信，主要还是用到上一篇博客总结的USART通信。双方485模块只是提供了长途导线连接接口。明白了USART通信和485模块的作用，485通信应该很好理解的。
当然，对于大型项目，32的CPU无法满足计算要求，可以利用485通信在上位机中处理数据：
我用的485模块与上位机的连接器：
感兴趣的朋友可以去尝试一下，上位机代码是VS用C#编的。