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Stm32485串口服务器芯片,STM32的RS485通信实验详解

41.1 RS-485通讯协议简介

与CAN类似，RS-485是一种工业控制环境中常用的通讯协议，它具有抗干扰能力强、传输距离远的特点。RS-485通讯协议由RS-232协议改进而来，协议层不变，只是改进了物理层，因而保留了串口通讯协议应用简单的特点。

41.1.1 RS-485的物理层

从《CAN—通讯实验》章节中了解到，差分信号线具有很强的干扰能力，特别适合应用于电磁环境复杂的工业控制环境中，RS-485协议主要是把RS-232的信号改进成差分信号，从而大大提高了抗干扰特性，它的通讯网络示意图见图 411。

Stm32485串口服务器芯片,STM32的RS485通信实验详解_第1张图片

对比CAN通讯网络，可发现它们的网络结构组成是类似的，每个节点都是由一个通讯控制器和一个收发器组成，在RS-485通讯网络中，节点中的串口控制器使用RX与TX信号线连接到收发器上，而收发器通过差分线连接到网络总线，串口控制器与收发器之间一般使用TTL信号传输，收发器与总线则使用差分信号来传输。发送数据时，串口控制器的TX信号经过收发器转换成差分信号传输到总线上，而接收数据时，收发器把总线上的差分信号转化成TTL信号通过RX引脚传输到串口控制器中。

RS-485通讯网络的最大传输距离可达1200米，总线上可挂载128个通讯节点，而由于RS-485网络只有一对差分信号线，它使用差分信号来表达逻辑，当AB两线间的电压差为-6V~-2V时表示逻辑1，当电压差为+2V~+6V表示逻辑0，在同一时刻只能表达一个信号，所以它的通讯是半双工形式的，它与RS-232通讯协议的特性对比见图 411。

表 411 RS-232/422/485 标准对比

Stm32485串口服务器芯片,STM32的RS485通信实验详解_第2张图片

RS-485与RS-232的差异只体现在物理层上，它们的协议层是相同的，也是使用串口数据包的形式传输数据。而由于RS-485具有强大的组网功能，人们在基础协议之上还制定了MODBUS协议，被广泛应用在工业控制网络中。此处说的基础协议是指前面串口章节中讲解的，仅封装了基本数据包格式的协议(基于数据位)，而MODBUS协议是使用基本数据包组合成通讯帧格式的高层应用协议(基于数据包或字节)。感兴趣的读者可查找MODBUS协议的相关资料了解。

由于RS-485与RS-232的协议层没有区别，进行通讯时，我们同样是使用STM32的USART外设作为通讯节点中的串口控制器，再外接一个RS-485收发器芯片把USART外设的TTL电平信号转化成RS-485的差分信号即可。

41.2 RS-485—双机通讯实验本小节演示如何使用STM32的USART控制器与MAX485收发器，在两个设备之间使用RS-485协议进行通讯，本实验中使用了两个实验板，无法像CAN实验那样使用回环测试(把STM32 USART外设的TXD引脚使用杜邦线连接到RXD引脚可进行自收发测试，不过这样的通讯不经过RS-485收发器，跟普通TTL串口实验没有区别)，本教程主要以"USART—485通讯"工程进行讲解。

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图 412 双CAN通讯实验硬件连接图图 4016中的是两个实验板的硬件连接。在单个实验板中，作为串口控制器的STM32从USART外设引出TX和RX两个引脚与RS-485收发器MAX485相连，收发器使用它的A和B引脚连接到RS-485总线网络中。为了方便使用，我们每个实验板引出的A和B之间都连接了1个120欧的电阻作为RS-485总线的端电阻，所以要注意如果您要把实验板作为一个普通节点连接到现有的RS-485总线时，是不应添加该电阻的！

由于485只能以半双工的形式工作，所以需要切换状态，MAX485芯片中有"RE"和"DE"两个引脚，用于控制485芯片的收发工作状态的，当RE引脚为低电平时，485芯片处于接收状态，当DE引脚为高电平时芯片处于发送状态。实验板中使用了STM32的PD11直接连接到这两个引脚上，所以通过控制PD11的输出电平即可控制485的收发状态。

要注意的是，由于我们的实验板485使用的信号线与液晶屏共用了，为防止干扰，平时我们默认是不给485收发器供电的，使用485的时候一定要把485接线端子旁边的"C/4-5V"排针使用跳线帽与"5V"排针连接起来进行供电，并且把液晶屏从板子上拔下来；而又由于实验板的RS-232与RS-485通讯实验都使用STM32的同一个USART外设及收发引脚，实验时注意必须要把STM32的"PD5引脚"与MAX485的"485_D"及"PD6"与"485_R"使用跳线帽连接起来(这些信号都在485接线端子旁边的排针上)。

要实现通讯，我们还要使用导线把实验板引出的A和B两条总线连接起来，才能构成完整的网络。实验板之间A与A连接，B与B连接即可。

41.2.2软件设计为了使工程更加有条理，我们把RS485控制相关的代码独立分开存储，方便以后移植。在"串口实验"之上新建"bsp_485.c"及"bsp_485.h"文件，这些文件也可根据您的喜好命名，它们不属于STM32标准库的内容，是由我们自己根据应用需要编写的。这个实验的底层STM32驱动与串口控制区别不大，上层实验功能上与CAN实验类似。

1.    编程要点

(1)    初始化485通讯使用的USART外设及相关引脚；

(2)    编写控制MAX485芯片进行收发数据的函数；

(3)    编写测试程序，收发数据。2.    代码分析485硬件相关宏定义我们把485硬件相关的配置都以宏的形式定义到"bsp_485.h"文件中，见代码清单 242。

代码清单 411 485硬件配置相关的宏(bsp_485.h文件)

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