Последователна комуникация между stm32f103c8 и arduino uno с помощта на rs

Комуникационните протоколи са неразделна част от цифровата електроника и вградената система. Навсякъде, където има взаимодействие на множество микроконтролери и периферни устройства, комуникационният протокол трябва да се използва за обмен на куп данни. Налични са много видове протоколи за серийна комуникация. RS485 е един от протокола за серийна комуникация и се използва в индустриални проекти и тежки машини.

Научихме за серийната комуникация RS485 между Arduino Uno и Arduino Nano в предишния урок . Този урок е за използването на серийна комуникация RS-485 в микроконтролера STM32F103C8. Ако сте нов в STM32 Microcontroller, започнете с Първи стъпки със STM32 с помощта на Arduino IDE: Мигащ светодиод и проверете всички STM32 проекти тук.

В този урок Master STM32F103C8 има три бутона, които се използват за управление на състоянието на три светодиода, присъстващи в Slave Arduino Uno, чрез RS-485 серийна комуникация.

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

RS-485 серийна комуникация

RS-485 е асинхронен сериен комуникационен протокол, който не изисква часовник. 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 сигнала ??

Методът на диференциалния сигнал работи чрез създаване на диференциално напрежение чрез използване на положителни и отрицателни 5V. Той осигурява Half-Duplex комуникация при използване на два проводника и Full-Duplex комуникация при използване на четири проводника.

Като използвате 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 имунитетът срещу шума, тъй като те използват метод на диференциален сигнал за трансфер.
• RS-485 е по-бърз в сравнение с протокола I2C.

Модулът RS-485 може да бъде свързан към всеки микроконтролер със сериен порт. За използване на RS-485 модул с микроконтролери 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 и полудуплекс има скорост на трансфер на данни Mbps. Този модул изисква напрежение 5V.

RS-485 Описание на пина:

Име на ПИН	Описание
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)

RS485 модулът 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

Използването на този модул със STM32F103C8 и Arduino UNO е много лесно. Използват се хардуерните серийни портове на микроконтролери. Хардуерните серийни щифтове в STM32 и arduino UNO са дадени по-долу.

• В STM32F103C8: щифтове PA9 (TX) и PA10 (RX)
• В Arduino Uno: Pin 0 (RX) & 1 (TX)

Програмирането също е лесно, просто използвайте Serial.print (), за да пишете в RS-485 и Serial.Read (), за да четете от RS-485, а щифтовете DE & RE на RS-485 са направени НИСКИ за получаване на данни и направени HIGH до запис на данни в RS-485 шина.

Необходими компоненти

• STM32F103C8
• Arduino UNO
• Преобразуващ модул MAX485 TTL към RS485 - (2)
• 10K потенциометър
• Бутон - 3
• LED - 3
• Резистори
• Макет
• Свързване на проводници

Електрическа схема

В този урок STM32F103C8 се използва като Master с един RS-485 модул, а Arduino UNO се използва като Slave с друг RS-485 модул.

Връзка на веригата между RS-485 и STM32F103C8 (Master):

RS-485	STM32F103C8
DI	PA9 (TX1)
DE RE	PA3
R0	PA10 (RX1)
VCC	5V
GND	GND
A	До A на Slave RS-485
Б.	До B на Slave RS-485

STM32F103C8 с три бутона:

Три бутона с три издърпващи резистора от 10k са свързани към щифтовете PA0, PA1, PA2 на STM32F103C8.

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

RS-485	Arduino UNO
DI	1 (TX)
DE RE	2
R0	0 (RX)
VCC	5V
GND	GND
A	Към A на Master RS-485
Б.	Към B на Master RS-485

Използват се три светодиода, при които анодите на светодиоди с резистор от 330 ома са свързани към изводи 4, 7, 8 на Arduino UNO, а катодът на светодиодите е свързан към GND.

Програмиране на STM32F103C8 и Arduino UNO за последователна комуникация RS485

Arduino IDE се използва за разработване и програмиране на двете платки, т.е. STM32 и Arduino UNO. Но се уверете, че сте избрали съответния PORT от Tools-> Port and Board от Tools-> Board. Ако откриете някакви затруднения или съмнения, просто се обърнете към Програмиране на вашия STM32 в ARDUINO IDE. Програмирането за този урок се състои от два раздела един за STM32F103C8 (Master) и друг за Arduino UNO (Slave). И двата кода ще бъдат обяснени един по един по-долу.

STM32F103C8 като главен

От страна на Master, състоянието на бутона се чете и след това серийно се записват тези стойности в RS-485 шината през хардуерните серийни портове 1 (PA9, PA10) на STM32F103C8. Също така към момента не е необходима външна библиотека. Arduino разполага с цялата необходима библиотека за серийна комуникация.

Започнете серийната комуникация с помощта на хардуерни серийни щифтове (PA9, PA10) при буадрат от 9600.

Serial1.begin (9600);

Прочетете състоянието на бутона на щифтовете PA0, PA1, PA2 на STM32F103C8 и ги запазете в променлива бутон1вал, бутон2вал, бутон3вал. Стойността е HIGH, ако бутонът е натиснат и LOW, когато не е натиснат.

int button1val = digitalRead (button1); int button2val = digitalRead (button2); int button3val = digitalRead (button3);

Преди да изпратите стойностите на бутоните към серийния порт, щифтовете DE & RE на RS-485 трябва да бъдат ВИСОКИ, което е свързано към щифта PA3 на STM32F103C8 (За да направите пин PA3 HIGH):

digitalWrite (enablePin, HIGH);

След това, за да поставите тези стойности в серийния порт и да изпратите стойности, в зависимост от това кой бутон е натиснат, използвайте оператора if else и изпратете съответната стойност при натискане на бутона.

Ако се натисне първият бутон, състоянието съвпада и стойността „1“ се изпраща към серийния порт, където е свързан Arduino UNO.

ако (button1val == HIGH) { int num1 = 1; Serial1.println (num1); }

По същия начин, когато се натисне бутон 2, стойността 2 се изпраща през серийния порт и когато бутон 3 се натиска стойността 3 се изпраща през серийния порт.

иначе ако (button2val == HIGH) { int num2 = 2; Serial1.println (num2); } иначе ако (button3val == HIGH) { int num3 = 3; Serial1.println (num3); }

И когато не е натиснат бутон, стойността 0 се изпраща до Arduino Uno.

else { int num = 0; Serial1.println (num); }

Това завършва програмирането за конфигуриране на STM32 като Master.

Arduino UNO като роб

В подчинената страна Arduino UNO получава целочислена стойност, която се изпраща от Master STM32F103C8, която е достъпна в Хардуерния сериен порт на Arduino UNO (P0, 1), където е свързан RS-485 модулът.

Просто четете стойност и съхранявайте в променлива. В зависимост от получената стойност съответният светодиод се включва или изключва, свързан към Arduino GPIO.

За да получите стойностите от Master, направете щифтовете DE & RE на модула RS-485 НИСКИ. Така че pin-2 (enablePin) на Arduino UNO е направен НИСКО.

digitalWrite (enablePin, LOW);

Сега просто прочетете целочислените данни, налични в серийния порт, и ги съхранявайте в променлива.

int получаване = Serial.parseInt ();

В зависимост от получената стойност, т.е. (0, 1, 2, 3), съответно един от трите светодиода се включва.

if (receive == 1) // В зависимост от получената стойност съответният светодиод се включва или изключва { digitalWrite (ledpin1, HIGH); } иначе ако (получаване == 2) { digitalWrite (ledpin2, HIGH); } иначе ако (получаване == 3) { digitalWrite (ledpin3, HIGH); } else { digitalWrite (ledpin1, LOW); digitalWrite (ledpin2, LOW); digitalWrite (ledpin3, LOW); }

Това завършва програмирането и конфигурирането на Arduino UNO като Slave. Също така това завършва пълните конфигурации за Arduino UNO и STM32. Работното видео и всички кодове са приложени в края на този урок.

Тестване на RS485 комуникацията между STM32F103C8 и Arduino UNO:

1. Когато натиснете бутон-1, който е свързан към Master STM32, светодиодът 1 се включва, включен към Slave Arduino.

2. При натискане на бутон-2, свързан към Master STM32, светодиодът 2 се включва, свързан към Slave Arduino.

3. По същия начин, когато натиснете бутон-3, светодиодът 3 се включва, свързан към Slave Arduino.

Това завършва последователната комуникация RS485 между STM32F103C8 и Arduino UNO. Платките Arduino UNO и STM32 са широко използвани платки за бързо прототипиране и сме направили много полезни проекти върху тези платки. Ако откриете някакви съмнения или предложения за нас, напишете и коментирайте по-долу.