「ALIENTEK 阿波罗 STM32F767 开发板资料连载」第三十四章 485 实验

1）实验平台：alientek 阿波罗 STM32F767 开发板
2）摘自《STM32F7 开发指南(HAL 库版)》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子


第三十四章 485 实验
本章我们将向大家介绍如何使用 STM32F767 的串口实现 485 通信（半双工）。在本章中，
我们将使用 STM32F767 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 LCD 模
块上。本章分为如下几个部分：
34.1 485 简介
34.2 硬件设计
34.3 软件设计
34.4 下载验证
34.1 485 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。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）
④ 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 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 34.1.2 所示：



图 34.1.2 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。
阿波罗 STM32F767 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 34.1.2 所示：


图 34.1.2 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 STM32F767 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：通过连接两个阿波罗 STM32F767 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 54Mhz。
34.2 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） LCD 模块
4） PCF8574T
5） 串口 2
6） RS485 收发芯片 SP3485
前面 4 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 34.2.1
所示：



图 34.2.1 STM32F767 与 SP3485 连接电路图
从上图可以看出：STM32F767 的串口 2 通过 P8 端口设置，连接到 SP3485。注意：RS485_RE
信号，是连接在 PCF8574T 的 P6 脚上的，并没有直接连接到 MCU，需要通过 IIC 总线控制
PCF8574T，从而实现对 RS485_RE 的控制。RS485_RE 控制 SP3485 的收发，当 RS485_RE=0
的时候，为接收模式；当 RS485_RE=1 的时候，为发送模式。
另外，PA2，PA3 和 ETH_MDIO 和 PWM_DAC 有共用 IO，所以在使用的时候，注意分时
复用，不能同时使用。
图中的 R34 和 R32 是两个偏置电阻，用来保证总线空闲时，A、B 之间的电压差都会大于
200mV（逻辑 1）。从而避免因总线空闲时，A、B 压差不定，引起逻辑错乱，可能出现的乱码。
然后，我们要设置好开发板上P8排针的连接，通过跳线帽将PA2和PA3分别连接到485_TX
和 485_RX 上面，如图 34.2.2 所示：



图 34.2.2 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！！
34.3 软件设计
打开 485 实验例程，可以发现项目中加入了一个 rs485.c 文件以及其头文件 rs485 文件，同
时 485 通信因为底层用的是串口 2，所以需要引入库函数 stm32f7xx_hal_uart.c 文件和对应的头
文件 stm32f7xx_hal_uart.h。
打开 rs485.c 文件，代码如下：
UART_HandleTypeDef USART2_RS485Handler; //USART2 句柄(用于 RS485)
#if 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((__HAL_UART_GET_FLAG(&USART2_RS485Handler,
UART_FLAG_RXNE)!=RESET)) //接收中断
{
HAL_UART_Receive(&USART2_RS485Handler,&res,1,1000);
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
//bound:波特率
void RS485_Init(u32 bound)
{
//GPIO 端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
PCF8574_Init();
//初始化 PCF8574，用于控制 RE 脚
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); /使能 GPIOA 时钟
__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE(); //使能 USART2 时钟
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3; //PA2,3
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;
//复用推挽输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;
//上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
//高速
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF7_USART2; //复用为 USART2
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化 PA2,3
//USART 初始化设置
USART2_RS485Handler.Instance=USART2;
//USART2
USART2_RS485Handler.Init.BaudRate=bound; //波特率
USART2_RS485Handler.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B; //字长 8 位数据
USART2_RS485Handler.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1;
//一个停止位
USART2_RS485Handler.Init.Parity=UART_PARITY_NONE;
//无奇偶校验位
USART2_RS485Handler.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE;//无硬件流控
USART2_RS485Handler.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX;
//收发模式
HAL_UART_Init(&USART2_RS485Handler); //HAL_UART_Init()会使能 USART2
__HAL_UART_DISABLE_IT(&USART2_RS485Handler,UART_IT_TC);
#if EN_USART2_RX
__HAL_UART_ENABLE_IT(&USART2_RS485Handler,UART_IT_RXNE);//开启接收中断
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);
//使能 USART1 中断
HAL_NVIC_SetPriority(USART2_IRQn,3,3); //抢占优先级 3，子优先级 3
#endif
RS485_TX_Set(0); //设置为接收模式
}
//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)
{
RS485_TX_Set(1);
//设置为发送模式
HAL_UART_Transmit(&USART2_RS485Handler,buf,len,1000);//串口 2 发送数据
RS485_RX_CNT=0;
RS485_TX_Set(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 {
buf=RS485_RX_BUF;
}
*len=RS485_RX_CNT; //记录本次数据长度
RS485_RX_CNT=0;
//清零
}
}
//RS485 模式控制.
//en:0,接收;1,发送.
void RS485_TX_Set(u8 en)
{
PCF8574_WriteBit(RS485_RE_IO,en);
}
此部分代码总共 5 个函数，其中 RS485_Init 函数为 485 通信初始化函数，完成对串口 2 的
配置，另外，对 PCF8574 也进行了初始化，方便控制 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；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，这里重点介绍一下接收数据的流程
（超时法）：首先令 rxlen=RS485_RX_CNT，记录当前接收到的字节数，随后，等待 10ms，如
果在这个 10ms 里面，没有接收到任何数据（RS485_RX_CNT 的值未增加），那么就说明接收
完成了。如果有接收到其他数据（RS485_RX_CNT 变大了），那么说明还在继续接收数据，需
等到下一个循环再处理；最后，RS485_TX_Set 函数，用于通过 PCF8574 控制 RS485_RE 脚。
对于串口 2程序编写方式我们需要说明一下。在串口实验章节我们已经讲过，一般情况下，
我们在串口的中断服务函数中会调用中断共用处理 HAL 库函数 HAL_UART_IRQHandler，然
后在函数 HAL_UART_IRQHandler 中，会对中断进行判断，调用想用的回调处理函数。但是
本章实验源码中，我们并没有在中断服务函数中调用 HAL_UART_IRQHandler，也没有修改
中断接收回调函数 HAL_UART_RxCpltCallback，这是因为我们为了保持 RS485 串口部分代
码的独立性，所以直接在中断服务函数中编写中断控制逻辑，方便大家阅读。大家也可以根据
自己的编程习惯来选择，HAL 库是非常灵活的，当我们掌握了 HAL 的编程思路，就可以得心
应手的使用。对于串口初始化 MSP 回调函数也是一样，我们并没有修改初始化回调函数
HAL_UART_MspInit 内容，而是直接在 RS485_Init 函数中一次性初始化所有步骤。
头文件 rs485.h 文件中，我们通过下面一行代码打开了接受中断：
#define EN_USART2_RX 1
//0,不接收;1,接收.
其他内容就是一些函数声明，所以这里我们不细说。
接下来，我们来看看主函数代码：
int main(void)
{
u8 key;
u8 i=0,t=0;
u8 cnt=0;
u8 rs485buf[5];
Cache_Enable(); //打开 L1-Cache
HAL_Init();
//初始化 HAL 库
Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz
delay_init(216); //延时初始化
uart_init(115200);
//串口初始化
usmart_dev.init(108);
//初始化 USMART
LED_Init();
//初始化 LED
KEY_Init();
//初始化按键
SDRAM_Init();
//初始化 SDRAM
LCD_Init(); //LCD 初始化
RS485_Init(9600);
//初始化 RS485
POINT_COLOR=RED;
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Apollo STM32F4/F7");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"RS485 TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2016/7/12");
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Send"); //显示提示信息
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Count:");
//显示当前计数值
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Send Data:");
//提示发送的数据
LCD_ShowString(30,210,200,16,16,"Receive Data:");//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=cnt+i;//填充发送缓冲区
LCD_ShowxNum(30+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_Toggle;//提示系统正在运行
t=0;
cnt++;
LCD_ShowxNum(30+48,150,cnt,3,16,0X80);
//显示数据
}
}
}
此部分代码，我们主要关注下 RS485_Init(54,9600)，这里用的是 54，而不是 108，是因为
APB1 的时钟是 54Mhz，故是 54，而串口 1 的时钟来自 APB2，是 108Mhz 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 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。
34.4 下载验证
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到 ALIENTEK 阿波罗 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 34.4.1 所示：


图 34.4.1 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 34.4.2 和图 41.4.3 所示：



图 34.4.2 RS485 发送数据



图 34.4.3 RS485 接收数据
图 34.4.2 来自开发板 A，发送了 5 个数据，图 34.4.3 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 P8 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。
另外，利用 USMART 测试的部分，我们这里就不做介绍了，大家可自行验证下。