前面我介紹了51單片機(jī)的串口通信協(xié)議， 其核心是操作單片機(jī)的SCON，SBUF和定時(shí)器1，通過外部引腳Tx與Rx來實(shí)現(xiàn)與外部的數(shù)據(jù)交換?，F(xiàn)在加入我們要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)mcu之間的遠(yuǎn)程通信，顯然直接連接他們的Tx與Rx腳是不可行的。因?yàn)門TL通信容易受噪聲干擾，其次線路過長(zhǎng)本身也會(huì)有壓降，再次信號(hào)線與地線之間形成一個(gè)電容，我們知道電容兩端電壓不能突變，因?yàn)門TL電平容易變形進(jìn)而導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤。

RS485通信

因此我們引入一種差分傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)RS485，它具備以下特點(diǎn)。

1、我們?cè)谥vA/D的時(shí)候，講過差分信號(hào)輸入的概念，同時(shí)也介紹了差分輸入的好處，最大的優(yōu)勢(shì)是可以抑制共模干擾。尤其工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較復(fù)雜，干擾比較多，所以通信如果采用的是差分方式，就可以有效的抑制共模干擾。而RS485就是一種差分通信方式，它的通信線路是兩根，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。
2、RS485通信速度快，最大傳輸速度可以達(dá)到10Mb/s以上。
3、RS485內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)，采用的是平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗干擾能力也大大增加。
4、傳輸距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到1200米左右，但是他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(dá)到最大的通信距離，如果需要傳輸更遠(yuǎn)距離可以使用中繼。
5、可以在總線上進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信，總線上允許掛多個(gè)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(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器。

RS485的接口非常簡(jiǎn)單，和RS232所使用的MAX232是類似的，只需要一個(gè)RS485轉(zhuǎn)換器，就可以直接和我們單片機(jī)的UART串行接口連接起來，并且完全使用的是和UART一致的異步串行通信協(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(shí)進(jìn)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(shí)候發(fā)送，什么時(shí)候接收呢？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485通信中的A和B兩個(gè)引腳，而1腳和4腳分別接到我們單片機(jī)的RXD和TXD引腳上，直接使用單片機(jī)UART進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。而2腳和3腳就是方向引腳了，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(dòng)器。我們把這兩個(gè)引腳連到一起，平時(shí)不發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，保持這兩個(gè)引腳是低電平，讓MAX485處于接收狀態(tài)，當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，把這個(gè)引腳拉高，發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后再拉低這個(gè)引腳就可以了。為了提高RS485的抗干擾性能，需要在靠近MAX485的A和B引腳之間并接一個(gè)電阻，這個(gè)電阻阻值從100歐到1K都可以。

RS485的單工通信協(xié)議

好了，現(xiàn)在我們先來用485做一次單向的傳遞，一塊MCU做主機(jī)發(fā)送一個(gè)片上AD讀取的數(shù)字量給另一塊MCU。我們可以定義一個(gè)簡(jiǎn)單的單工通信協(xié)議。即主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)需遵守如下格式：

0xAA   adH   adL   adsum  

其中0XAA為包頭，表示數(shù)據(jù)包的開始；adH為AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位，adL位AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的低8位，adsum為（adH+adL）%256為校驗(yàn)碼。為什么需要校驗(yàn)碼？這是因?yàn)槲覀円l(fā)送的是一個(gè)占兩個(gè)字節(jié)的數(shù)ad，而SBUF是一個(gè)字節(jié)的寄存器，因此一個(gè)ad要分兩次發(fā)。如果發(fā)送過程傳輸中斷，正巧只發(fā)了高8位，那么下一次再開始發(fā)送的時(shí)候重新開始，這個(gè)高8位便會(huì)和另外一個(gè)8位組成一個(gè)數(shù)。因此需要校驗(yàn)，當(dāng)然這種校驗(yàn)方法是不準(zhǔn)確的。好了。直接上代碼吧。

RS485主機(jī)代碼

先看主機(jī)的代碼。main.c

#include "12864.h" #include "stc_adc.h" #include "uart.h" #include "timer.h" #include "rs485.h" void Isr_Init() { EA=1; ES=1; ET0=1; } void main() { LCD_Init(); STCADC_Init(); Timer0_Init(); RS485_Init(); Isr_Init(); Show_String(0x80,"RS485 主機(jī)"); while(1) { ad=Read_StcAdc(5); RS485_Send(); Show_Number(0x88,ad); //... } }
rs485.c

#include"rs485.h" #include "stc_adc.h" #include "uart.h" #include "timer.h" sbit RT485=P1^0;//MAX485的收發(fā)狀態(tài)控制位 //1:發(fā)送 0:接收 void RS485_Init() { Uart_Init(); RT485=0; //初始化485為接收狀態(tài) } void RS485_Send() //將當(dāng)前的數(shù)字量發(fā)送給從機(jī) { u8 buf[4],i; if(ms.ms1<200) { return ; } buf[0]=0xaa; buf[1]=ad/256; buf[2]=ad%256; buf[3]=(buf[1]+buf[2])%256; RT485=1; //發(fā)送狀態(tài) for(i=0;i<4;i++) { Send_Byte(buf[i]); } RT485=0; //接收狀態(tài) ms.ms1=0; }rs485.h

#ifndef _485_ #define _485_ #include "reg51.h" #define u8 unsigned char #define u16 unsigned int void RS485_Init(); void RS485_Send(); #endif
uart.c

#include "uart.h" void Uart_Init() { TMOD=0X20; SCON=0X50; TH1=253; //9600bit/s-->11.0592MHZ TR1=1; } void Send_Byte(u8 dat) { SBUF=dat; while(TI==0); TI=0; } void Isr_uart() interrupt 4 //串口中斷處理 { u8 t; if(RI==1) { RI=0; t=SBUF; //.... } }uart.h

#ifndef _uart_ #define _uart_ #include "reg51.h" #define u8 unsigned char #define u16 unsigned int void Uart_Init(); void Send_Byte(u8 dat); #endif

timer.c

#include "timer.h" TMS ms; // void Timer0_Init() //1ms { TMOD|=0X01; TH0=64614/256; TL0=64614%256; TR0=1; } void Timer0_Isr() interrupt 1 //t0 1ms { TH0=64614/256; TL0=64614%256; ms.ms1++; ms.ms2++; ms.ms3++; ms.ms4++; //... }timer.h

#ifndef _TIMER_ #define _TIMER_ #include "reg51.h" #define u8 unsigned char #define u16 unsigned int typedef struct { u16 ms1; u16 ms2; u16 ms3; u16 ms4; //... }TMS; extern TMS ms; // void Timer0_Init(); #endif

main.c

#include "12864.h" #include "uart.h" #include "timer.h" #include "rs485.h" u16 ad; //當(dāng)前數(shù)字量 void Isr_Init() { EA=1; ES=1; ET0=1; } void main() { LCD_Init(); Timer0_Init(); RS485_Init(); Isr_Init(); Show_String(0x80,"RS485 從機(jī)"); while(1) { Show_Number(0x88,ad); //... } }rs485.c

#include"rs485.h" #include "uart.h" #include "timer.h" u8 Rs485buf[4]; //Rs485接收緩沖區(qū) sbit RT485=P1^0;//MAX485的發(fā)送接收狀態(tài)控制位定義 /* 0XAA ADH ADL SUM%256 */ void RS485_Init() { Uart_Init(); RT485=0; //初始化MAX485為接收狀態(tài) }rs485.h

#ifndef _485_ #define _485_ #include "reg51.h" #define u8 unsigned char #define u16 unsigned int void RS485_Init(); #endif
uart.c

#include "uart.h" void Uart_Init() { TMOD=0X20; SCON=0X50; TH1=253; //9600bit/s-->11.0592MHZ TR1=1; } void Send_Byte(u8 dat) { SBUF=dat; while(TI==0); TI=0; } void Isr_uart() interrupt 4 //串口中斷處理 { u8 t; static u8 i; if(RI==1) { RI=0; t=SBUF; Rs485buf[i++]=t; if(Rs485buf[0]==0xaa) { if(i>=4) { if((Rs485buf[1] + Rs485buf[2])%256 == Rs485buf[3]) { ad=Rs485buf[1]*256+Rs485buf[2]; } i=0; } } else { i=0; } } }
uart.h

#ifndef _uart_ #define _uart_ #include "reg51.h" #define u8 unsigned char #define u16 unsigned int extern u8 Rs485buf[4]; //Rs485?óê??o3??? void Uart_Init(); void Send_Byte(u8 dat); #endif另外的12864和timer就不列出了，復(fù)制主機(jī)里面的代碼即可。

RS485多機(jī)通信

如圖給出了主從機(jī)的框圖，圖中主機(jī)每100ms輪詢一個(gè)從機(jī)。主機(jī)發(fā)送的尋址命令幀包含：

（1）本次輪詢的從機(jī)地址

（2）本次輪詢?cè)搹臋C(jī)的目的

（3）本次輪詢?cè)搹臋C(jī)的附加信息

（4）本尋址幀的校驗(yàn)信息

從機(jī)收到尋址幀后：

（1）校驗(yàn)數(shù)據(jù)包的正確性

（2）檢驗(yàn)數(shù)據(jù)包中地址部分是否與自己的地址相等

（3）對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理

（4）對(duì)主機(jī)發(fā)回響應(yīng)數(shù)據(jù)包

主機(jī)尋址幀的結(jié)構(gòu)：

從機(jī)發(fā)回?cái)?shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)：