「ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板资料连载」第三十一章 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



第三十一章 485 实验
本章我们将向大家介绍如何使用 STM32F4 的串口实现 485 通信（半双工）。在本章中，我
们将使用 STM32F4 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 TFTLCD 模
块上。本章分为如下几个部分：
31.1 485 简介
31.2 硬件设计
31.3 软件设计
31.4 下载验证
31.1 485 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。
4）
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）
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 31.1.2 所示：


图 31.1.2 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。
探索者 STM32F4 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 31.1.2 所示：


图 31.1.2 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 STM32F4 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：通过连接两个探索者 STM32F4 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 42Mhz。
31.2 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） TFTLCD 模块
4） 串口 2
5） RS485 收发芯片 SP3485
前面 3 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 31.2.1
所示：


图 31.2.1 STM32F4 与 SP3485 连接电路图
从上图可以看出：STM32F4 的串口 2 通过 P9 端口设置，连接到 SP3485，通过 STM32F4
的 PG8 控制 SP3485 的收发，当 PG8=0 的时候，为接收模式；当 PG8=1 的时候，为发送模式。
这里需要注意，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。另外 RS485_RE 信号，也和 NRF_IRQ 共用 PG8，所以他们也不可
以同时使用，只能分时复用。
另外，图中的 R38 和 R40 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P9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 31.2.2 所示：


图 31.2.2 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！！
31.3 软件设计
打开我们的 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 stm32f4xx_hal_usart.c 文件和对
应的头文件 stm32f4xx_hal_usart.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;

__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

//PG8 推挽输出，485 模式控制

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_8;

//PG8

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出

GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;

//上拉

GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;

//高速

HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_Initure);

//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;

//字长为 8 位数据格式

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_EN=0;

//默认为接收模式

}

//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_EN=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_EN=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

}

}此部分代码总共 4 个函数，其中 RS485_Init 函数为 485 通信初始化函数，其实基本上就是
在配置串口 2，只是把 PG8 也顺带配置了，用于控制 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。最后 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，都比较简单。
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什么，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];

HAL_Init();

//初始化 HAL 库

Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);

//设置时钟,168Mhz

delay_init(168);

//初始化延时函数

uart_init(115200);

//初始化 USART

usmart_dev.init(84);

//初始化 USMART

LED_Init();

//初始化 LED

KEY_Init();

//初始化 KEY

LCD_Init();

//初始化 LCD

RS485_Init(9600);

//初始化 RS485

POINT_COLOR=RED;

LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");

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,"2017/4/14");

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=!LED0;//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，我们通过函数 RS485_Init(9600)，初始化串口 2 的波特率为 9600。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。
31.4 下载验证
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到 ALIENTEK 探索者 STM32F4 开发板上（注意
要 2 个开发板都下载这个代码哦），得到如图 31.4.1 所示：


图 31.4.1 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 31.4.2 和图 31.4.3 所示：


图 31.4.2 RS485 发送数据


图 31.4.3 RS485 接收数据
图 31.4.2 来自开发板 A，发送了 5 个数据，图 31.4.3 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 P9 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。