技術(shù)頻道

娓娓工業(yè)
您現(xiàn)在的位置: 中國傳動網(wǎng) > 技術(shù)頻道 > 應(yīng)用方案 > 單片機RS485不足之處的解決方案

單片機RS485不足之處的解決方案

時間:2018-07-24 09:34:56來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導語:?RS232標準是誕生于RS485之前的,但是RS232有幾處不足的地方:接口的信號電平值較高,達到十幾V,使用不當容易損壞接口芯片,電平標準也與TTL電平不兼容。傳輸速率有局限,不可以過高,一般到一兩百千比特每秒(Kb/s)就到極限了。

【單片機RS485不足之處的解決方案】RS232標準是誕生于RS485之前的,但是RS232有幾處不足的地方:接口的信號電平值較高,達到十幾V,使用不當容易損壞接口芯片,電平標準也與TTL電平不兼容。傳輸速率有局限,不可以過高,一般到一兩百千比特每秒(Kb/s)就到極限了。

接口使用信號線和GND與其它設(shè)備形成共地模式的通信,這種共地模式傳輸容易產(chǎn)生干擾,并且抗干擾性能也比較弱。傳輸距離有限,最多只能通信幾十米。通信的時候只能兩點之間進行通信,不能夠?qū)崿F(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)通信。

針對RS232接口的不足,就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標準,RS485就是其中之一,它具備以下的特點:

采用差分信號。我們在講A/D的時候,講過差分信號輸入的概念,同時也介紹了差分輸入的好處,最大的優(yōu)勢是可以抑制共模干擾。尤其當工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜,干擾比較多時,采用差分方式可以有效的提高通信可靠性。RS485采用兩根通信線,通常用A和B或者D+和D-來表示。邏輯“1”以兩線之間的電壓差為+(0.2~6)V表示,邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(0.2~6)V來表示,是一種典型的差分通信。

RS485通信速率快,最大傳輸速度可以達到10Mb/s以上。

RS485內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu),采用的是平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,抗干擾能力也大大增加。

傳輸距離最遠可以達到1200米左右,但是它的傳輸速率和傳輸距離是成反比的,只有在100Kb/s以下的傳輸速度,才能達到最大的通信距離,如果需要傳輸更遠距離可以使用中繼。

可以在總線上進行聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)多機通信,總線上允許掛多個收發(fā)器,從現(xiàn)有的RS485芯片來看,有可以掛32、64、128、256等不同個設(shè)備的驅(qū)動器。

RS485的接口非常簡單,與RS232所使用的MAX232是類似的,只需要一個RS485轉(zhuǎn)換器,就可以直接與單片機的UART串口連接起來,并且使用完全相同的異步串行通信協(xié)議。但是由于RS485是差分通信,因此接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)是不能同時進行的,也就是說它是一種半雙工通信。那我們?nèi)绾闻袛嗍裁磿r候發(fā)送,什么時候接收呢?

RS485轉(zhuǎn)換芯片很多,這節(jié)課我們以典型的MAX485為例講解RS485通信,如圖18-1所示。

圖18-1MAX485硬件接口

MAX485是美信(Maxim)推出的一款常用RS485轉(zhuǎn)換器。其中5腳和8腳是電源引腳;6腳和7腳就是RS485通信中的A和B兩個引腳;1腳和4腳分別接到單片機的RXD和TXD引腳上,直接使用單片機UART進行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送;2腳和3腳是方向引腳,其中2腳是低電平使能接收器,3腳是高電平使能輸出驅(qū)動器,我們把這兩個引腳連到一起,平時不發(fā)送數(shù)據(jù)的時候,保持這兩個引腳是低電平,讓MAX485處于接收狀態(tài),當需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候,把這個引腳拉高,發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送完畢后再拉低這個引腳就可以了。為了提高RS485的抗干擾能力,需要在靠近MAX485的A和B引腳之間并接一個電阻,這個電阻阻值從100歐到1K都是可以。

在這里我們還要介紹一下如何使用KST-51單片機開發(fā)板進行外圍擴展實驗。我們的開發(fā)板只能把基本的功能給同學們做出來提供實驗練習,但是同學們學習的腳步不應(yīng)該停留在這個實驗板上。如果想進行更多的實驗,就可以通過單片機開發(fā)板的擴展接口進行擴展實驗。大家可以看到藍綠色的單片機座周圍有32個插針,這32個插針就是把單片機的32個IO引腳全部都引出來了。在原理圖上體現(xiàn)出來的就是J4、J5、J6、J7這4個器件,如圖18-2所示。

圖18-2單片機擴展接口

這32個IO口中并不是所有的都可以用來對外擴展,其中既作為數(shù)據(jù)輸出,又可以作為數(shù)據(jù)輸入的引腳是不可以用的,比如P3.2、P3.4、P3.6引腳,這三個引腳是不可用的。比如P3.2這個引腳,如果我們用來擴展,發(fā)送的信號如果和DS18B20的時序吻合,會導致DS18B20拉低引腳,影響通信。除這3個IO口以外的其它29個,都可以使用杜邦線接上插針,擴展出來使用。當然了,如果把當前的IO口應(yīng)用于擴展功能了,板子上的相應(yīng)功能就實現(xiàn)不了了,也就是說需要擴展功能和板載功能之間二選一。

在進行RS485實驗中,我們通信用的引腳必須是P3.0和P3.1,此外還有一個方向控制引腳,我們使用杜邦線將其連接到P1.7上去。RS485的另外一端,大家可以使用一個USB轉(zhuǎn)RS485模塊,用雙絞線把開發(fā)板和模塊上的A和B分別對應(yīng)連起來,USB那頭插入電腦,然后就可以進行通信了。

學習了第13章實用的串口通信方法和程序后,做這種串口通信的方法就很簡單了,基本是一致的。我們使用實用串口通信例程的思路,做了一個簡單的程序,通過串口調(diào)試助手下發(fā)任意個字符,單片機接收到后在末尾添加“回車+換行”符后再送回,在調(diào)試助手上重新顯示出來,先把程序貼出來。

程序中需要注意的一點是:因為平常都是將MAX485設(shè)置為接收狀態(tài),只有在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候才將MAX485改為發(fā)送狀態(tài),所以在UartWrite()函數(shù)開頭將MAX485方向引腳拉高,函數(shù)退出前再拉低。但是這里有一個細節(jié),就是單片機的發(fā)送和接收中斷產(chǎn)生的時刻都是在停止位的一半上,也就是說每當停止位傳送了一半的時候,RI或TI就已經(jīng)置位并且馬上進入中斷(如果中斷使能的話)函數(shù)了,接收的時候自然不會存在問題,但發(fā)送的時候就不一樣了:當緊接著向SBUF寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)時,UART硬件會在完成上一個停止位的發(fā)送后,再開始新字節(jié)的發(fā)送,但如果此時不是繼續(xù)發(fā)送下一個字節(jié),而是已經(jīng)發(fā)送完畢了,要停止發(fā)送并將MAX485方向引腳拉低以使MAX485重新處于接收狀態(tài)時就有問題了,因為這時候最后的這個停止位實際只發(fā)送了一半,還沒有完全完成,所以就有了UartWrite()函數(shù)內(nèi)DelayX10us(5)這個操作,這是人為的增加了50us的延時,這50us的時間正好讓剩下的一半停止位完成,那么這個時間自然就是由通信波特率決定的了,為波特率周期的一半。

/****************************RS485.c文件程序源代碼*****************************/

#include《reg52.h》

#include《intrins.h》

sbitRS485_DIR=P1^7;//RS485方向選擇引腳

bitflagFrame=0;//幀接收完成標志,即接收到一幀新數(shù)據(jù)

bitflagTxd=0;//單字節(jié)發(fā)送完成標志,用來替代TXD中斷標志位

unsignedcharcntRxd=0;//接收字節(jié)計數(shù)器

unsignedcharpdatabufRxd[64];//接收字節(jié)緩沖區(qū)

externvoidUartAction(unsignedchar*buf,unsignedcharlen);

/*串口配置函數(shù),baud-通信波特率*/

voidConfigUART(unsignedintbaud){

RS485_DIR=0;//RS485設(shè)置為接收方向

SCON=0x50;//配置串口為模式1

TMOD&=0x0F;//清零T1的控制位

TMOD|=0x20;//配置T1為模式2

TH1=256-(11059200/12/32)/baud;//計算T1重載值

TL1=TH1;//初值等于重載值

ET1=0;//禁止T1中斷

ES=1;//使能串口中斷

TR1=1;//啟動T1

}

/*軟件延時函數(shù),延時時間(t*10)us*/

voidDelayX10us(unsignedchart){

do{

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

}while(--t);

}

/*串口數(shù)據(jù)寫入,即串口發(fā)送函數(shù),buf-待發(fā)送數(shù)據(jù)的指針,len-指定的發(fā)送長度*/

voidUartWrite(unsignedchar*buf,unsignedcharlen){

RS485_DIR=1;//RS485設(shè)置為發(fā)送

while(len--){//循環(huán)發(fā)送所有字節(jié)

flagTxd=0;//清零發(fā)送標志

SBUF=*buf++;//發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)

while(!flagTxd);//等待該字節(jié)發(fā)送完成

}

DelayX10us(5);//等待最后的停止位完成,延時時間由波特率決定

RS485_DIR=0;//RS485設(shè)置為接收

}

/*串口數(shù)據(jù)讀取函數(shù),buf-接收指針,len-指定的讀取長度,返回值-實際讀到的長度*/

unsignedcharUartRead(unsignedchar*buf,unsignedcharlen){

unsignedchari;

//指定讀取長度大于實際接收到的數(shù)據(jù)長度時,

//讀取長度設(shè)置為實際接收到的數(shù)據(jù)長度

if(len》cntRxd){

len=cntRxd;

}

for(i=0;i《len;i++){//拷貝接收到的數(shù)據(jù)到接收指針上

*buf++=bufRxd[i];

}

cntRxd=0;//接收計數(shù)器清零

returnlen;//返回實際讀取長度

}

/*串口接收監(jiān)控,由空閑時間判定幀結(jié)束,需在定時中斷中調(diào)用,ms-定時間隔*/

voidUartRxMonitor(unsignedcharms){

staticunsignedcharcntbkp=0;

staticunsignedcharidletmr=0;

if(cntRxd》0){//接收計數(shù)器大于零時,監(jiān)控總線空閑時間

if(cntbkp!=cntRxd){//接收計數(shù)器改變,即剛接收到數(shù)據(jù)時,清零空閑計時

cntbkp=cntRxd;

idletmr=0;

}else{//接收計數(shù)器未改變,即總線空閑時,累積空閑時間

if(idletmr《30){//空閑計時小于30ms時,持續(xù)累加

idletmr+=ms;

if(idletmr》=30){//空閑時間達到30ms時,即判定為一幀接收完畢

flagFrame=1;//設(shè)置幀接收完成標志

}

}

}

}else{

cntbkp=0;

}

}

/*串口驅(qū)動函數(shù),監(jiān)測數(shù)據(jù)幀的接收,調(diào)度功能函數(shù),需在主循環(huán)中調(diào)用*/

voidUartDriver(){

unsignedcharlen;

unsignedcharpdatabuf[40];

if(flagFrame){//有命令到達時,讀取處理該命令

flagFrame=0;

len=UartRead(buf,sizeof(buf)-2);//將接收到的命令讀取到緩沖區(qū)中

UartAction(buf,len);//傳遞數(shù)據(jù)幀,調(diào)用動作執(zhí)行函數(shù)

}

}

/*串口中斷服務(wù)函數(shù)*/

voidInterruptUART()interrupt4{

if(RI){//接收到新字節(jié)

RI=0;//清零接收中斷標志位

//接收緩沖區(qū)尚未用完時,保存接收字節(jié),并遞增計數(shù)器

if(cntRxd《sizeof(bufRxd)){

bufRxd[cntRxd++]=SBUF;

}

}

if(TI){//字節(jié)發(fā)送完畢

TI=0;//清零發(fā)送中斷標志位

flagTxd=1;//設(shè)置字節(jié)發(fā)送完成標志

}

}

/*****************************main.c文件程序源代碼******************************/

#include《reg52.h》

unsignedcharT0RH=0;//T0重載值的高字節(jié)

unsignedcharT0RL=0;//T0重載值的低字節(jié)

voidConfigTimer0(unsignedintms);

externvoidUartDriver();

externvoidConfigUART(unsignedintbaud);

externvoidUartRxMonitor(unsignedcharms);

externvoidUartWrite(unsignedchar*buf,unsignedcharlen);

voidmain(){

EA=1;//開總中斷

ConfigTimer0(1);//配置T0定時1ms

ConfigUART(9600);//配置波特率為9600

while(1){

UartDriver();//調(diào)用串口驅(qū)動

}

}

/*串口動作函數(shù),根據(jù)接收到的命令幀執(zhí)行響應(yīng)的動作

buf-接收到的命令幀指針,len-命令幀長度*/

voidUartAction(unsignedchar*buf,unsignedcharlen){

//在接收到的數(shù)據(jù)幀后添加換車換行符后發(fā)回

buf[len++]=‘’;

buf[len++]=‘’;

UartWrite(buf,len);

}

/*配置并啟動T0,ms-T0定時時間*/

voidConfigTimer0(unsignedintms){

unsignedlongtmp;//臨時變量

tmp=11059200/12;//定時器計數(shù)頻率

tmp=(tmp*ms)/1000;//計算所需的計數(shù)值

tmp=65536-tmp;//計算定時器重載值

tmp=tmp+33;//補償中斷響應(yīng)延時造成的誤差

T0RH=(unsignedchar)(tmp》》8);//定時器重載值拆分為高低字節(jié)

T0RL=(unsignedchar)tmp;

TMOD&=0xF0;//清零T0的控制位

TMOD|=0x01;//配置T0為模式1

TH0=T0RH;//加載T0重載值

TL0=T0RL;

ET0=1;//使能T0中斷

TR0=1;//啟動T0

}

/*T0中斷服務(wù)函數(shù),執(zhí)行串口接收監(jiān)控*/

voidInterruptTimer0()interrupt1{

TH0=T0RH;//重新加載重載值

TL0=T0RL;

UartRxMonitor(1);//串口接收監(jiān)控

}

現(xiàn)在看這種串口程序,是不是感覺很簡單了呢?串口通信程序我們反反復(fù)復(fù)的使用,加上隨著學習的模塊越來越多,實踐的越來越多,原先感覺很復(fù)雜的東西,現(xiàn)在就會感到簡單了。從設(shè)備管理器里可以查看所有的COM口號,我們下載程序用的是COM4,而USB轉(zhuǎn)RS485虛擬的是COM5,通信的時候我們用的是COM5口,如圖18-3所示。

標簽:

點贊

分享到:

上一篇:Lenze助力發(fā)展綠色能源——風...

下一篇:編碼器原理、霍爾應(yīng)用原理、...

中國傳動網(wǎng)版權(quán)與免責聲明:凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動網(wǎng)(m.u63ivq3.com)獨家所有。如需轉(zhuǎn)載請與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個人轉(zhuǎn)載使用時須注明來源“中國傳動網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責任。

本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負版權(quán)法律責任。

網(wǎng)站簡介|會員服務(wù)|聯(lián)系方式|幫助信息|版權(quán)信息|網(wǎng)站地圖|友情鏈接|法律支持|意見反饋|sitemap

傳動網(wǎng)-工業(yè)自動化與智能制造的全媒體“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新服務(wù)平臺

網(wǎng)站客服服務(wù)咨詢采購咨詢媒體合作

Chuandong.com Copyright ?2005 - 2024 ,All Rights Reserved 深圳市奧美大唐廣告有限公司 版權(quán)所有
粵ICP備 14004826號 | 營業(yè)執(zhí)照證書 | 不良信息舉報中心 | 粵公網(wǎng)安備 44030402000946號