Rs485 серийна комуникация между arduino uno и arduino nano

Изборът на комуникационен протокол за комуникация между микроконтролери и периферни устройства е важна част от вградената система. Важно е, защото цялостната производителност на всяко вградено приложение зависи от комуникационните средства, тъй като е свързана с намаляване на разходите, по-бърз трансфер на данни, покритие на дълги разстояния и т.н.

В предишните уроци научихме за I2C комуникационния протокол и SPI комуникационните протоколи в Arduino. Сега има друг протокол за серийна комуникация, наречен RS-485. Този протокол използва асинхронна серийна комуникация. Основното предимство на RS-485 е преносът на данни на дълги разстояния между две устройства. И най-често се използват в електрически шумна индустриална среда.

В този урок ще научим за серийната комуникация RS-485 между два Arduino и след това ще я демонстрираме, като контролираме яркостта на светодиода, свързан към Slave Arduino от Master Arduino, като изпратим ADC стойности чрез RS-485 модула. 10k потенциометър се използва за промяна на стойностите на ADC в Master Arduino.

Нека започнем с разбирането на работата на RS-485 серийната комуникация.

Протокол за последователна комуникация RS-485

RS-485 е асинхронен сериен комуникационен протокол, който не изисква импулс на часовника. Той използва техника, наречена диференциален сигнал за прехвърляне на двоични данни от едно устройство на друго.

И така, какъв е този метод за диференциално предаване на сигнал ??

Методът на диференциалния сигнал работи чрез създаване на диференциално напрежение чрез използване на положителни и отрицателни 5V. Той осигурява Half-Duplex комуникация, когато се използват два проводника, а Full-Duplex изисква 4 проводника.

Чрез използването на този метод

• RS-485 поддържа по-висока скорост на трансфер на данни от максимум 30Mbps.
• Той също така осигурява максимално разстояние за трансфер на данни в сравнение с протокола RS-232. Той прехвърля данни до максимум 1200 метра.
• Основното предимство на RS-485 пред RS-232 е множественото подчинено устройство с единичен Master, докато RS-232 поддържа само един подчинен.
• Може да има максимум 32 устройства, свързани към протокол RS-485.
• Друго предимство на RS-485 е, че той е имунизиран срещу шума, тъй като те използват метод на диференциален сигнал за трансфер.
• RS-485 е по-бърз в сравнение с протокола I2C.

RS-485 в Arduino

За използване на RS-485 в Arduino е необходим модул, наречен 5V MAX485 TTL до RS485, който се основава на Maxim MAX485 IC, тъй като позволява последователна комуникация на дълги разстояния от 1200 метра и е двупосочен. В режим на полудуплекс той има скорост на трансфер на данни от 2 5Mbps.

Модулът 5V MAX485 TTL към RS485 изисква напрежение 5V и използва 5V логически нива, така че да може да бъде свързан с хардуерни серийни портове на микроконтролери като Arduino.

Той има следните характеристики:

• Работно напрежение: 5V
• Вграден чип MAX485
• Ниска консумация на енергия за комуникация RS485
• Приемо-предавател с ограничена скорост
• 5.08mm стъпка 2P терминал
• Удобно RS-485 комуникационно окабеляване
• Всички изводи на чипа са доведени до могат да бъдат контролирани чрез микроконтролера
• Размер на дъската: 44 x 14 мм

Pin-Out на RS-485:

Име на ПИН	Използвайте
VCC	5V
A	Неинвертиращ вход на приемника Неинвертиращ изход на драйвера
Б.	Обръщане на входа на приемника Обръщане на изхода на драйвера
GND	GND (0V)
R0	Изход на приемника (RX щифт)
RE	Изход на приемника (LOW-Enable)
DE	Изход на драйвера (HIGH-Enable)
DI	Вход за водача (TX щифт)

Този RS-485 модул може лесно да бъде свързан с Arduino. Нека използваме хардуерните серийни портове на Arduino 0 (RX) и 1 (TX) (В UNO, NANO). Програмирането също е лесно, просто използвайте Serial.print (), за да пишете в RS-485 и Serial.Read (), за да четете от RS-485.

Частта за програмиране е обяснена по-късно подробно, но първо позволява да се проверят необходимите компоненти и електрическа схема.

Необходими компоненти

• Arduino UNO или Arduino NANO (2)
• Преобразуващ модул MAX485 TTL към RS485 - (2)
• 10K потенциометър
• 16x2 LCD дисплей
• LED
• Макет
• Свързване на проводници

В този урок Arduino Uno се използва като Master, а Arduino Nano се използва като Slave. Тук се използват две платки Arduino, така че са необходими два модула RS-485.

Електрическа схема

Верижна връзка между първия RS-485 и Arduino UNO (Master):

RS-485	Arduino UNO
DI	1 (TX)
DE RE	8
R0	0 (RX)
VCC	5V
GND	GND
A	До A на Slave RS-485
Б.	До B на Slave RS-485

Връзка между втори RS-485 и Arduino Nano (Slave):

RS-485	Arduino UNO
DI	D1 (TX)
DE RE	D8
R0	D0 (RX)
VCC	5V
GND	GND
A	Към A на Master RS-485
Б.	Към B на Master RS-485

Връзка на веригата между 16x2 LCD и Arduino Nano:

16x2 LCD	Arduino Nano
VSS	GND
VDD	+ 5V
V0	Към централния щифт на потенциометъра за контрол на контраста на LCD
RS	D2
RW	GND
Е.	D3
D4	D4
D5	D5
D6	D6
D7	D7
A	+ 5V
К	GND

10K потенциометър е свързан към аналоговия щифт A0 на Arduino UNO за осигуряване на аналогов вход и светодиод е свързан към пин D10 на Arduino Nano.

Програмиране на Arduino UNO и Arduino Nano за последователна комуникация RS485

За програмиране на двете платки се използва Arduino IDE. Но се уверете, че сте избрали съответния PORT от Tools-> Port and Board от Tools-> Board.

Пълният код с демонстрационно видео е даден в края на този урок. Тук обясняваме важна част от кода. В този урок има две програми, една за Arduino UNO (Master) и друга за Arduino Nano (Slave).

Обяснение на кода за Master: Arduino UNO

От страна на Master, просто вземете аналогов вход на щифт A0, като промените потенциометъра и след това SerialWrite тези стойности към RS-485 шината през хардуерните серийни портове (0,1) на Arduino UNO.

За да започнете серийна комуникация при хардуерни серийни щифтове (0,1) използвайте:

Serial.begin (9600);

За да прочетете аналогов стойност на ПИН A0 на Arduino UNO и да ги съхранявате в променлива potval употреба:

int potval = analogRead (pushval);

Преди да запишете стойността на потвала в сериен порт, щифтовете DE & RE на RS-485 трябва да бъдат ВИСОКИ, които са свързани към щифта 8 на Arduino UNO, така че да направят щифт 8 HIGH:

digitalWrite (enablePin, HIGH);

След това, за да поставите тези стойности в серийния порт, свързан с модула RS-485, използвайте следното изявление

Serial.println (potval);

Обяснение на кода за Slave: Arduino NANO

В подчинената страна се получава целочислена стойност от Master RS-485, която е достъпна в хардуерния сериен порт на Arduino Nano (Pins -0,1). Просто прочетете тези стойности и съхранявайте в променлива. Стойностите са под формата на (0 -1023). Така той се преобразува в (0-255), тъй като PWM техниката се използва за контрол на яркостта на LED.

След това AnalogWrite тези преобразувани стойности в LED пин D10 (Това е PWM щифт). Така че, в зависимост от стойността на ШИМ, яркостта на светодиода се променя и също показва тези стойности на 16x2 LCD дисплей.

За да може RS-485 на Slave Arduino да получи стойностите от Master, просто направете щифтовете DE & RE на RS-485 LOW. Така че щифтът D8 (enablePin) на Arduino NANO е направен НИСКО.

digitalWrite (enablePin, LOW);

И за да прочетете данните от цялото число, налични в Serial Port, и да ги съхранявате в променлива употреба

int pwmval = Serial.parseInt ();

След това преобразувайте стойността от (0-1023 в 0-255) и ги съхранявайте в променлива:

int convert = map (pwmval, 0,1023,0,255);

След това напишете аналоговата стойност (ШИМ) на пин D10, където е свързан LED анод:

analogWrite (ledpin, конвертиране);

За да отпечатате тези PWM стойности в 16x2 LCD дисплей, използвайте

lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("PWM FROM MASTER"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print (конвертиране);

Контролиране на яркостта на LED със серийна комуникация RS485

Когато стойността на ШИМ е зададена на 0 с помощта на потенциометър, светодиодът се изключва.

И когато стойността на ШИМ е зададена на 251 с помощта на потенциометър: Светодиодът се включва с пълна яркост, както е показано на снимката по-долу:

Така че по този начин RS485 може да се използва за серийна комуникация в Arduino.