串口程序总结(3)-485通信_无效的句柄 485通信 st程序

1.485通信简介

485（一般称作 RS485/EIA-485）隶属于OSI 模型物理层，是串行通讯的一种。

电气特性规定为 2 线，半双工，多点通信的类型。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。

1.1 RS485的特点

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（3.3V/5V表示逻辑1,0V表示逻辑0）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 左右，更远的距离则需要中继传输设备支持，但这时（速率≤100Kbps）才能稳定传输，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。

1.2 RS485的使用场景

RS485 推荐使用在点对点网络中，比如：线型，总线型网络等，而不能是星型，环型网络。 理想情况下 RS485 需要 2 个终端匹配电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗（一般为 120 Ω）。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 推荐的一主多从连接方式如图 37.1.1 所示：

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。实际多设备时收发器有范围为-7V到+12V的共模电压，为了稳定传输， 也有使用 3 线的布线方式，即在原有的 A、B 两线上多增加一条地线。（4 线制只能实现点对点 的全双工通讯方式，这种也叫 RS422，由于布线的难度和通讯局限，相对使用得比较少）。

1.3 RS485的常用转换芯片

 TP8485E/SP3485 可作为 RS485 的收发器，该芯片支持 3.3V~5.5V 供电，最大传输速度可 达 250Kbps，支持多达 256 个节点(单位负载为 1/8 的条件下)，并且支持输出短路保护。该芯片图中 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）。

2. 485通信具体编程及注意事项

2.1 rs485.h

#ifndef __RS485_H
#define __RS485_H
 
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
 
 
/******************************************************************************************/
/* RS485 引脚 和 串口 定义 
 */
#define RS485_RE_GPIO_PORT                  GPIOD
#define RS485_RE_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_7
#define RS485_RE_GPIO_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PD口时钟使能 */
 
#define RS485_TX_GPIO_PORT                  GPIOA
#define RS485_TX_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_2
#define RS485_TX_GPIO_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PA口时钟使能 */
 
#define RS485_RX_GPIO_PORT                  GPIOA
#define RS485_RX_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_3
#define RS485_RX_GPIO_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PA口时钟使能 */
 
#define RS485_UX                            USART2
#define RS485_UX_IRQn                       USART2_IRQn
#define RS485_UX_IRQHandler                 USART2_IRQHandler
#define RS485_UX_CLK_ENABLE()               do{ __HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE(); }while(0)  /* USART2 时钟使能 */
 
/******************************************************************************************/
 
/* 控制RS485_RE脚, 控制RS485发送/接收状态
 * RS485_RE = 0, 进入接收模式
 * RS485_RE = 1, 进入发送模式
 */ 
#define RS485_RE(x)   do{ x ? \
                          HAL_GPIO_WritePin(RS485_RE_GPIO_PORT, RS485_RE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
                          HAL_GPIO_WritePin(RS485_RE_GPIO_PORT, RS485_RE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
                      }while(0)
 
 
#define RS485_REC_LEN               64          /* 定义最大接收字节数 64 */
#define RS485_EN_RX                 1           /* 使能（1）/禁止（0）RS485接收 */
 
 
extern uint8_t g_RS485_rx_buf[RS485_REC_LEN];   /* 接收缓冲,最大RS485_REC_LEN个字节 */
extern uint8_t g_RS485_rx_cnt;                  /* 接收数据长度 */
 
 
void rs485_init( uint32_t baudrate);                /* RS485初始化 */
void rs485_send_data(uint8_t *buf, uint8_t len);    /* RS485发送数据 */
void rs485_receive_data(uint8_t *buf, uint8_t *len);/* RS485接收数据 */
 
#endif

2.2 rs485.c

#include "./BSP/RS485/rs485.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
 
UART_HandleTypeDef g_rs458_handler;     /* RS485控制句柄(串口) */
 
#ifdef RS485_EN_RX /* 如果使能了接收 */
 
uint8_t g_RS485_rx_buf[RS485_REC_LEN];  /* 接收缓冲, 最大 RS485_REC_LEN 个字节. */
uint8_t g_RS485_rx_cnt = 0;             /* 接收到的数据长度 */
 
void RS485_UX_IRQHandler(void)
{
    uint8_t res;
 
    if ((__HAL_UART_GET_FLAG(&g_rs458_handler, UART_FLAG_RXNE) != RESET)) /* 接收到数据 */
    {
        HAL_UART_Receive(&g_rs458_handler, &res, 1, 1000);
 
        if (g_RS485_rx_cnt < RS485_REC_LEN)         /* 缓冲区未满 */
        {
            g_RS485_rx_buf[g_RS485_rx_cnt] = res;   /* 记录接收到的值 */
            g_RS485_rx_cnt++;                       /* 接收数据增加1 */
        }//该全局变量g_RS485_rx_cnt在485查询接收函数中清零
    }
}
 
#endif
 
/**
 * @brief       RS485初始化函数
 *   @note      该函数主要是初始化串口
 * @param       baudrate: 波特率, 根据自己需要设置波特率值
 * @retval      无
 */
void rs485_init(uint32_t baudrate)
{
    /* IO 及 时钟配置 */
    RS485_RE_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能 RS485_RE 脚时钟 */
    RS485_TX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能 串口TX脚 时钟 */
    RS485_RX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能 串口RX脚 时钟 */
    RS485_UX_CLK_ENABLE();      /* 使能 串口 时钟 */
 
    GPIO_InitTypeDef gpio_initure;
    gpio_initure.Pin = RS485_TX_GPIO_PIN;
    gpio_initure.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    gpio_initure.Pull = GPIO_PULLUP;
    gpio_initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(RS485_TX_GPIO_PORT, &gpio_initure);   /* 串口TX 脚 模式设置 */
 
    gpio_initure.Pin = RS485_RX_GPIO_PIN;
    gpio_initure.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT;
    HAL_GPIO_Init(RS485_RX_GPIO_PORT, &gpio_initure);   /* 串口RX 脚 必须设置成输入模式 */
 
    gpio_initure.Pin = RS485_RE_GPIO_PIN;
    gpio_initure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    gpio_initure.Pull = GPIO_PULLUP;
    gpio_initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(RS485_RE_GPIO_PORT, &gpio_initure);   /* RS485_RE 脚 模式设置 */
 
    /* USART 初始化设置 */
    g_rs458_handler.Instance = RS485_UX;                  /* 选择485对应的串口 */
    g_rs458_handler.Init.BaudRate = baudrate;             /* 波特率 */
    g_rs458_handler.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; /* 字长为8位数据格式 */
    g_rs458_handler.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;      /* 一个停止位 */
    g_rs458_handler.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;       /* 无奇偶校验位 */
    g_rs458_handler.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; /* 无硬件流控 */
    g_rs458_handler.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;          /* 收发模式 */
    HAL_UART_Init(&g_rs458_handler);                      /* HAL_UART_Init()会使能UART2 */
 
#if RS485_EN_RX /* 如果使能了接收 */
    /* 使能接收中断 */  //接收到一个数据就产生中断
    __HAL_UART_ENABLE_IT(&g_rs458_handler, UART_IT_RXNE); /* 开启接收中断 */  
    HAL_NVIC_EnableIRQ(RS485_UX_IRQn);                    /* 使能USART2中断 */
    HAL_NVIC_SetPriority(RS485_UX_IRQn, 3, 3);            /* 抢占优先级3，子优先级3 */
#endif
 
    RS485_RE(0); /* 默认为接收模式 */
}
 
/**
 * @brief       RS485发送len个字节
 * @param       buf     : 发送区首地址
 * @param       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 RS485_REC_LEN 个字节)
 * @retval      无
 */
/*发送函数用于输出 485 信号到 485 总线上，我的默认的 485 方式一般空闲时为接收状态，
只有发送数据时我们才控制 485 芯片进入发送状态，发送完成后马上回到空闲接收状态，这样
可以保证操作过程中 485 的数据丢失最小。我们实现的发送函数如下：*/
 
void rs485_send_data(uint8_t *buf, uint8_t len)
{
    RS485_RE(1);                                         /* 进入发送模式 */
    HAL_UART_Transmit(&g_rs458_handler, buf, len, 1000); /* 串口2发送数据 */
    g_RS485_rx_cnt = 0;
    RS485_RE(0); /* 进入接收模式 */
}
 
/**
 * @brief       RS485查询接收到的数据
 * @param       buf     : 接收缓冲区首地址
 * @param       len     : 接收到的数据长度
 *   @arg               0   , 表示没有接收到任何数据
 *   @arg               其他, 表示接收到的数据长度
 * @retval      无
 */
//uint8_t *len：用指针传递接收字节个数，在函数内改变该值可以传递出去
void rs485_receive_data(uint8_t *buf, uint8_t *len)
{
    uint8_t rxlen = g_RS485_rx_cnt;
    uint8_t 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 == g_RS485_rx_cnt && rxlen) /* 接收到了数据,且接收完成了 */
    {
        for (i = 0; i < rxlen; i++)
        {
            buf[i] = g_RS485_rx_buf[i];
        }
 
        *len = g_RS485_rx_cnt; /* 记录本次数据长度 */
        g_RS485_rx_cnt = 0;    /* 清零 */
    }
}

2.3 main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./USMART/usmart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/RS485/rs485.h"
 
 
int main(void)
{
    uint8_t key;
    uint8_t i = 0, t = 0;
    uint8_t cnt = 0;
    uint8_t rs485buf[5];
 
    HAL_Init();                                 /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);         /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);                             /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */
    usmart_dev.init(72);                        /* 初始化USMART */
    led_init();                                 /* 初始化LED */
    lcd_init();                                 /* 初始化LCD */
    key_init();                                 /* 初始化按键 */
    rs485_init(9600);                           /* 初始化RS485 */
 
    lcd_show_string(30,  50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30,  70, 200, 16, 16, "RS485 TEST", RED);
    lcd_show_string(30,  90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Send", RED);    /* 显示提示信息 */
 
    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Count:", RED);       /* 显示当前计数值 */
    lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Send Data:", RED);   /* 提示发送的数据 */
    lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, "Receive Data:", RED);/* 提示接收到的数据 */
 
    while (1)
    {
        key = key_scan(0);
 
        if (key == KEY0_PRES)   /* KEY0按下,发送一次数据 */
        {
            for (i = 0; i < 5; i++)
            {
                rs485buf[i] = cnt + i;      /* 填充发送缓冲区 */
                lcd_show_xnum(30 + i * 32, 170, rs485buf[i], 3, 16, 0X80, BLUE);    /* 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_show_xnum(30 + i * 32, 210, rs485buf[i], 3, 16, 0X80, BLUE);    /* 显示数据 */
            }
        }
 
        t++;
        delay_ms(10);
 
        if (t == 20)
        {
            LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁, 提示系统正在运行 */
            t = 0;
            cnt++;
            lcd_show_xnum(30 + 48, 130, cnt, 3, 16, 0X80, BLUE);    /* 显示数据 */
        }
    }
}

3. 485通信与232通信的区别

3.1 电平标准简介

首先我们应明确串口是物理接口，它属于硬件；而TTL、RS-232、RS-485是指的电平标准，它们都属于电信号。现在市面上的产品有：USB转TTL/RS-232/RS-485、TTL转RS-232/RS-485、RS-232转RS485

1.TTL也称三极管逻辑，由于在早期的半导体都是双极型晶体管工艺的，因此命名为串口。这种规定只是针对以前那种TTL工艺下的芯片所指定的，由于目前的半导体都为CMOS技术，因此但凡满足CMOS电平的串口也沿用了“TTL串口”这个名称。

2.RS-232接口是属于美国制定的一款比较高端的接口，使用在串行接口外设的连接上。是目前应用在通讯中较为广泛的一种。

3.2 RS-232与RS-485的区别

1.RS-232串口通信接口（全双工）

RS-232，有三个接口，RXD、TXD和GND；RS-232通信接口的信号电平值较高，易损坏接口电路芯片；

①RS-232为负逻辑，1:-3～-15V，0:＋3～＋15V；

②RS-232采用TXD和RXD两根线形成共地传输形式，易产生共模干扰；

③RS-232传输距离较短，最大传输标准为15m；

④RS-232传输速率较低，在异步传输时，波特率为 20Kbps。

2.RS-485总线通信接口（半双工）

①RS-485使用屏蔽双绞线，采用平衡发送和差分接收，可抑制共模干扰；

②RS-485通信接口的信号电平值较低，不易损坏接口电路芯片；

③RS-485为正逻辑，即1:2～6V，0:-2～-6V；

④RS-485传输距离较远，最大传输标准为3000m；

⑤RS-485 的数据最高传输速率为 10Mbps

若RS-232与RS-485通信，则需通过RS-232/RS-485转换电路进行信号的转换， RS-232是点对点通信，而RS-485可实现多机间通信。

3.3 通信相关知识

1.RJ-45以太网通信接口

RJ-45有两种连接方式，直连线和交叉线。

交叉线是指一端是568A，另一端是568-B。

直连线是指两端都是568-A或两端都是568-B的双绞线。

EIA/TIA-568-A从左到右：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。

EIA/TIA-568-B从左到右：橙白、橙、绿、白蓝、蓝白、绿、棕白、棕。

2.设备通信方式

①单工通信：只支持数据在一个方向上传输，如无线电广播；

②半双工通信：允许数据在两个方向上传输，但同一时刻数据只能在一个方向上传输，如对讲机、计算机网络的非主干线路；

③全双工通信：允许数据同时在两个方向上传输，如电话。

3.设备传输方向

①并行传输：数据以组的形式，在多条并行信道上同时传输；

②串行传输：构成字符的二进制代码在一条信道上按时间顺序逐位传输；

③同步传输：数据传输的双方时钟同步，传输效率较高，可达2400bit/s以上；

④异步传输：数据传输的双方时钟不同，增加了起、止信号，传输效率较低；

4.设备传输网络

①总线通信传输：利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息的方式；

②无线通信传输：利用电磁波信号进行信息交换的通信方式；

③网络通信传输：通过TCP/IP协议利用RJ-45通信接口连接方式进行的通信

5.设备通信协议

①通信协议三要素：语法、语义、定时规则（时序）

②分层网络通信协议（OSI参考模型）:

7应用层：给OSI环境的用户提供服务

6表示层：完成数据转换，提供应用接口和通信接口

5 会话层：提供在两个进程间建立、维护和结束会话的手段

4 传输层：在端点间提供可靠的、透明的数据传输

3 网络层：负责路由选择和拥挤控制

2 链路层：将不可靠的传输通道转变为可靠的传输通道

1 物理层：有关在物理链路上传输非结构的比特流

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