Sériová komunikácia medzi stm32f103c8 a arduino uno pomocou rs

Komunikačné protokoly sú neoddeliteľnou súčasťou digitálnej elektroniky a zabudovaného systému. Všade tam, kde existuje prepojenie viacerých mikrokontrolérov a periférií, je potrebné na výmenu množstva údajov použiť komunikačný protokol. Existuje veľa druhov sériového komunikačného protokolu. RS485 je jedným zo sériových komunikačných protokolov a používa sa v priemyselných projektoch a ťažkých strojoch.

O sériovej komunikácii RS485 medzi Arduino Uno a Arduino Nano sme sa dozvedeli v predchádzajúcom tutoriále . Tento tutoriál sa týka používania sériovej komunikácie RS-485 v mikrokontroléri STM32F103C8. Ak ste v mikrokontroléri STM32 nováčikom, začnite kapitolou Začíname s programom STM32 pomocou Arduino IDE: Blikajúca LED a tu skontrolujte všetky projekty STM32.

V tomto návode má Master STM32F103C8 tri tlačidlá, ktoré sa používajú na riadenie stavu troch LED diód prítomných v Slave Arduino Uno pomocou sériovej komunikácie RS-485.

Začnime pochopením fungovania sériovej komunikácie RS-485.

Sériová komunikácia RS-485

RS-485 je asynchrónny sériový komunikačný protokol, ktorý nevyžaduje hodiny. Na prenos binárnych údajov z jedného zariadenia do druhého používa techniku ​​nazývanú diferenciálny signál.

Aká je teda táto metóda diferenciálneho prenosu signálu?

Metóda diferenciálneho signálu funguje tak, že sa vytvára diferenčné napätie pomocou kladného a záporného napätia 5 V. Poskytuje Half-Duplex komunikáciu pri použití dvoch vodičov a Full-Duplex komunikáciu pri použití štyroch vodičov.

Použitím tejto metódy:

• RS-485 podporuje vyššiu rýchlosť prenosu dát maximálne 30 Mbps.
• Poskytuje tiež maximálnu vzdialenosť prenosu dát v porovnaní s protokolom RS-232. Prenáša dáta maximálne do 1 200 metrov.
• Hlavnou výhodou RS-485 oproti RS-232 je viacnásobný slave s jedným Masterom, zatiaľ čo RS-232 podporuje iba jedného slave.
• Môže mať maximálne 32 zariadení pripojených k protokolu RS-485.
• Ďalšou výhodou RS-485 je odolnosť voči šumu, pretože na prenos používajú metódu diferenciálneho signálu.
• RS-485 je rýchlejší v porovnaní s protokolom I2C.

Modul RS-485 je možné pripojiť k ľubovoľnému mikrokontroléru so sériovým portom. Pre použitie modulu RS-485 s mikrokontrolérmi je potrebný modul s názvom 5V MAX485 TTL to RS485, ktorý je založený na Maxim MAX485 IC, pretože umožňuje sériovú komunikáciu na veľkú vzdialenosť 1 200 metrov a je obojsmerný a poloduplexný s rýchlosťou prenosu 2,5 Mb / s. Tento modul vyžaduje napätie 5V.

Popis kolíka RS-485:

Názov špendlíka	Popis
VCC	5V
A	Neinvertujúci vstup prijímača Neinvertujúci výstup ovládača
B	Obrátenie vstupu prijímača Obrátenie výstupu ovládača
GND	GND (0 V)
R0	Prijímač (pin RX)
RE	Výstup prijímača (LOW-Enable)
DE	Výstup ovládača (HIGH-Enable)
DI	Driver Driver (TX pin)

Modul RS485 má nasledujúce vlastnosti:

• Prevádzkové napätie: 5V
• Palubný čip MAX485
• Nízka spotreba energie na komunikáciu RS485
• Transceiver s obmedzenou rýchlosťou
• 2P terminál s rozstupom 5,08 mm
• Pohodlné komunikačné vedenie RS-485
• Všetky kolíky čipu, ku ktorým boli pripojené, je možné ovládať pomocou mikrokontroléra
• Veľkosť dosky: 44 x 14mm

Používanie tohto modulu s STM32F103C8 a Arduino UNO je veľmi jednoduché. Používajú sa hardvérové ​​sériové porty mikrokontrolérov. Ďalej sú uvedené hardvérové ​​sériové piny v programoch STM32 a arduino UNO.

• V STM32F103C8: Piny PA9 (TX) a PA10 (RX)
• V Arduino Uno: Pin 0 (RX) a 1 (TX)

Programovanie je tiež jednoduché, stačí použiť Serial.print () na zápis na RS-485 a Serial.Read () na čítanie z RS-485 a kolíky DE & RE na RS-485 sú NÍZKE na príjem dát a VYSOKÉ na zapisovať dáta na zbernicu RS-485.

Súčasti sú povinné

• STM32F103C8
• Arduino UNO
• Modul prevodníka MAX485 TTL na RS485 - (2)
• 10K potenciometer
• Tlačidlo - 3
• LED - 3
• Rezistory
• Nepál
• Pripojenie drôtov

Schéma zapojenia

V tomto návode sa STM32F103C8 používa ako Master s jedným modulom RS-485 a Arduino UNO sa používa ako Slave s iným modulom RS-485.

Pripojenie obvodu medzi RS-485 a STM32F103C8 (Master):

RS-485	STM32F103C8
DI	PA9 (TX1)
DE RE	PA3
R0	PA10 (RX1)
VCC	5V
GND	GND
A	K slave RS-485
B	Na B slave RS-485

STM32F103C8 s tromi tlačidlami:

Tri tlačidlá s tromi odporom Pull Down 10k sú pripojené k pinom PA0, PA1, PA2 na STM32F103C8.

Okruhové pripojenie medzi RS-485 a Arduino UNO (Slave):

RS-485	Arduino UNO
DI	1 (TX)
DE RE	2
R0	0 (PR)
VCC	5V
GND	GND
A	Na A z hlavnej RS-485
B	Do B hlavnej stanice RS-485

Používajú sa tri LED diódy, kde sú anódy LED s odporom 330 ohmov pripojené k pinom 4, 7, 8 modulu Arduino UNO a katóda LED sú pripojené k GND.

Programovanie STM32F103C8 a Arduino UNO pre sériovú komunikáciu RS485

Arduino IDE sa používa na vývoj a programovanie oboch dosiek, tj STM32 a Arduino UNO. Uistite sa však, že ste vybrali zodpovedajúci PORT z ponuky Nástroje-> Port a doska z ponuky Nástroje-> Doska. Ak narazíte na nejaké ťažkosti alebo pochybnosti, jednoducho sa obráťte na Programovanie vášho STM32 v ARDUINO IDE. Programovanie tohto tutoriálu pozostáva z dvoch častí, jednej pre STM32F103C8 (Master) a druhej pre Arduino UNO (Slave). Oba kódy budú vysvetlené jeden po druhom nižšie.

STM32F103C8 ako Master

Na strane Master sa načíta stav tlačidla a potom sa tieto hodnoty sériovo zapíšu na zbernicu RS-485 cez hardvérové ​​sériové porty 1 (PA9, PA10) STM32F103C8. Odteraz tiež nie je potrebná žiadna externá knižnica. Arduino má všetku potrebnú knižnicu pre sériovú komunikáciu.

Začnite sériovú komunikáciu pomocou hardvérových sériových pinov (PA9, PA10) na čísle 9600.

Serial1.begin (9600);

Prečítajte si stav tlačidla na pinoch PA0, PA1, PA2 na STM32F103C8 a uložte ich do premennej button1val, button2val, button3val. Hodnota je VYSOKÁ, ak je stlačené tlačidlo, a NÍZKA, keď nie je stlačené.

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

Pred odoslaním hodnôt tlačidiel na sériový port by mali byť kolíky DE & RE na RS-485 VYSOKÉ, ktoré sú pripojené ku kolíku PA3 na STM32F103C8 (Aby bol kolík PA3 VYSOKÝ):

digitalWrite (enablePin, HIGH);

Ďalej vložte tieto hodnoty do sériového portu a pošlite hodnoty podľa toho, ktoré tlačidlo je stlačené, použite príkaz if else a po stlačení tlačidla pošlite zodpovedajúcu hodnotu.

Ak stlačíte prvé tlačidlo, potom sa podmienka zhoduje a hodnota '1' sa odošle na sériový port, kde je pripojené Arduino UNO.

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

Podobne, keď je stlačené tlačidlo 2, hodnota 2 je odoslaná cez sériový port a keď je stlačené tlačidlo 3, hodnota 3 je odoslaná cez sériový port.

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

A keď nestlačíte žiadne tlačidlo, hodnota 0 sa odošle do Arduino Uno.

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

Týmto sa dokončí programovanie na konfiguráciu STM32 ako Master.

Arduino UNO ako otrok

Na strane Slave prijíma Arduino UNO celočíselnú hodnotu, ktorá sa odosiela z Master STM32F103C8, ktorý je k dispozícii na hardvérovom sériovom porte Arduino UNO (P0, 1), kde je pripojený modul RS-485.

Jednoducho prečítajte hodnotu a uložte ju do premennej. V závislosti na prijatej hodnote sa príslušná LED rozsvieti alebo zhasne pripojená k Arduino GPIO.

Ak chcete prijímať hodnoty z Masteru, urobte kolíky DE & RE modulu RS-485 LOW. Takže pin-2 (enablePin) Arduino UNO je NÍZKY.

digitalWrite (enablePin, LOW);

Teraz stačí prečítať celočíselné údaje dostupné na sériovom porte a uložiť ich do premennej.

int receive = Serial.parseInt ();

V závislosti na prijatej hodnote tj. (0, 1, 2, 3) sa príslušne jedna z troch LED rozsvieti.

if (receive == 1) // V závislosti na prijatej hodnote je príslušná LED zapnutá alebo vypnutá { digitalWrite (ledpin1, HIGH); } else if (receive == 2) { digitalWrite (ledpin2, HIGH); } else if (receive == 3) { digitalWrite (ledpin3, HIGH); } else { digitalWrite (ledpin1, LOW); digitalWrite (ledpin2, LOW); digitalWrite (ledpin3, LOW); }

Týmto je programovanie a konfigurácia Arduino UNO ako Slave ukončená. Týmto sa tiež dokončuje kompletná konfigurácia pre Arduino UNO a STM32. Pracovné video a všetky kódy sú pripojené na konci tohto tutoriálu.

Testovanie komunikácie RS485 medzi STM32F103C8 a Arduino UNO:

1. Po stlačení tlačidla 1, ktoré je pripojené k Master STM32, sa rozsvieti LED 1 pripojená k Slave Arduino.

2. Po stlačení tlačidla 2, ktoré je pripojené k Master STM32, sa rozsvieti LED 2 pripojená k Slave Arduino.

3. Podobne pri stlačení tlačidla 3 sa rozsvieti LED 3 pripojená k zariadeniu Slave Arduino.

Týmto je ukončená sériová komunikácia RS485 medzi STM32F103C8 a Arduino UNO. Dosky Arduino UNO a STM32 sú často používané dosky na rýchle prototypovanie a na týchto doskách sme vykonali veľa užitočných projektov. Ak nájdete nejaké pochybnosti alebo máte nejaké návrhy, napíšte a komentujte nižšie.