51单片机S485通讯,正真好用,讲解通俗易懂。
9-串口通讯之485通讯.doc
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第九节:串口通讯之485通讯
(1) 开场白:
串口通讯有三种常用的硬件方式。
第一种是TTL方式。比如两个单片机的RX,TX引脚直接连接上(甲的RX连接乙的TX, 甲的TX连接乙的RX),这种通讯距离最短,局限于两三米长的距离。
第二种是232方式。两个CPU之间都经过了两个MAX232等电平转换芯片,比如单片机跟电脑的串口通讯。这种最大传输距离大概十米左右。
第三种是485方式。两个CPU之间都经过了两个MAX485等电平转换芯片,此种方式在工控上应用最多,尤其是距离长,要求一台主机控制多台设备的情况下。从地址呼叫原理上看,一台主机应该可以控制N多台从机,但是书上说一台主机最多可以控制32个从机,可能主要是从电阻匹配的角度来考虑,我没验证过,我只搞过一台主机控制十几台从机的项目。485的最大传输距离大概在1000米左右。
这三种方式在编程上还是会有一些差异。TTL方式与232方式的编程几乎完全兼容,唯一需要注意的是,发送一串数据时,每个字节延时间隔的大小可能会有些差异。
485通讯跟前面两种方式有一个最大的区别是,485通讯要多增加一个IO口来控制数据流的方向,输出低电平时表示接受数据的状态,输出高电平时表示发送数据的状态。485的通讯协议一般都是用主机对从机广播呼叫的模式。即平时所有从机处于接受数据的状态(流控IO口处于低电平),主机发送呼叫某个从机的地址,相应的从机收到数据后,马上切换到发送数据的状态(流控IO口处于高电平),然后往主机返回对应的数据,从机对主机发送完数据之后,从机又马上切换到接受数据的状态(流控IO口处于低电平)。
这节利用第八节的232通讯程序修改成485通讯程序。
(2)功能需求:
无论是单片机还是上位机,最好在固定协议前多发送一个填充的无效字节0x00,因为硬件原因,第一个字节往往容易丢失。
通讯协议:XX YY EB 00 55
其中后三位 EB 00 55就是我所说的数据尾,它的有效数据XX YY在数据尾的前面。
任意时刻,从电脑“串口调试助手”上位机收到的一堆数据中,只要此数据中包含关键字EB 00 55 ,并且此关键字前面两个字节的数据XX YY 分别为01 02,那么就往上位机发送“eb 00 aa”表示确认,同时蜂鸣器叫一声。否则,往上位机发送“eb 00 55”表示出错。
(3)硬件原理:
在电脑的串口处加一个232转485的通讯模块。然后把单片机串口通讯的那两个引脚经过一个MAX485芯片,直接与电脑处的232转485的通讯模块相连接,多增加一根单片机的IO口,用此IO连接MAX485的第2和第3引脚,实现流控的功能。当此IO处于低电平时为接收数据的状态,当此IO口处于高电平时为发送数据的状态。
(4)源码适合的单片机:PIC18f4520,晶振为22.1184MHz,波特率115200
(5)源代码讲解如下:
#include<pic18.h> //包含芯片相关头文件
//补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是输出IO后缀都是_dr,凡是输入的//IO后缀都//是_sr
#define beep_dr LATA2 //蜂鸣器输出
#define rede_dr LATC5 //485通讯的流控
//补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是做延时计数阀值的常量
//前缀都用cnt_表示。
#define cnt_voice_time 150 //蜂鸣器响的声音长短的延时阀值
#define cnt_send 300 //确保接收缓冲区没有继续接收数据,是变量
//send_cnt的溢出阀值
Void usart_service(); //串口通讯服务程序,放在main函数里
unsigned char asy_recieve(); //把串口缓冲区的数据一个个提取出来
void eusart_send(unsigned char t_data); //串口发送一个字节的数据
Void Buf_clear() ; //把余下的缓冲区清零
void Delay11(unsigned int MS); //延时函数
//补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是计数器延时的变量
//后缀都用_cnt表示。
unsigned int voice_time_cnt; //蜂鸣器响的声音长短的计数延时
unsigned int send_cnt=0; //一串数据从上位机发过来的时候,他们每个字节之间//的延时间隔很短,如果他们的延时间隔一旦超过了这个send_cnt变量的延时,那么就////认为他们的一串数据已经发送完毕
//补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是涉及统计数量的变量
//后缀都用_total表示。
unsigned int RCREG_total; //统计串口缓冲区已经收了多少个数据
unsigned int RCREG_read_total; //统计已经从串口缓冲区读出了多少个数据
//补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是用来更新的标识变量,比如液晶刷屏,或者有新接收的串口数据更新等等,后缀一律用_update表示
Unsigned char send_update=0; //一旦有数据从上位机发送过来,就会引发串口接收中////断,在串口中断里,我把send_update=1表示目前正在接收数据,警告单片机先不要//猴急,等串口中断把所有从上位机连续发送过来的一堆数据接收完,再处理。那么什么///时候才知道发送的数据已经发送完毕了呢?用send_cnt识别。因为在串口中断里,我///每次都会把send_cnt=0,而在main函数里,一旦发现send_update==1,send_cnt就//会开始自加,当它超过某个数值的时候,就会自动把send_update=0,表示目前已经没//有数据发送了。而如果有数据不断从上位机传来,send_cnt永远也不会超过某个数值,//因为每个中断它都被清零,这个原理跟看门口狗喂狗的原理很像。
//补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是用来接收数据的缓冲区数组后缀都用_buf表//示
Unsigned char RCREG_buf[50]; //串口接收缓冲区,读者可以根据实际项目设置大小
Unsigned char RCREG_buf_temp[50]; //临时处理串口数据的缓冲区,可以不用那么大
//补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是自锁变量名, 后缀都用_lock表示。
Unsigned char send_lock=0;
//补充说明:吴坚鸿程序风格是这样的,凡是在main函数中用的中间变量,前缀m_,后//缀用_char或者_int表示类型
Unsigned int m_int; //中间变量,只要是用在main函数里,谁都可以重复用。
//主程序
main()
{
ADCON0=0x00;
ADCON1=0x0f; //全部为数字信号
ADCON2=0xa1; //右对齐
RBPU=0; //上拉电阻
SSPEN=0; //决定RA5不作为串口
TRISA2=0; //蜂鸣器输出
TRISC5=0; //485通讯的流控输出
BRG16=0; //设置串口通信寄存器
BRGH=0;
SPBRGH=0x00;
SPBRG=0x02; //22.1184MHz晶振,115200波特率
SYNC=0;
SPEN=1;
TX9=0;
TXEN=1;
TXIF=1;
RX9=0;
CREN=1;
RCIE=1;
PEIE=1;
GIE=1;
T1CON=0x24; //定时器中断配置
TMR1H=0xFE;
TMR1L=0xEF;
TMR1IF=0;
TMR1IE=1;
TMR1ON=1;
TMR1IE=1;
//补充说明,以上的内容为寄存器配置,每种不同的单片机会有点差异,
//大家不用过度关注以上寄存器的配置,只要知道有这么一回事即可
beep_dr=0; //关蜂鸣器,上电初始化IO
rede_dr=0; //流控IO,从机处于接收数据的状态
while(1)
{
CLRWDT(); //喂看门狗,大家不用过度关注此行
usart_service(); //串口通讯服务
}
}
//中断
void interrupt timer1rbint(void)
{
if(RCIE==1&&RCIF==1) //串口中断,一次只能接受一个字节
{
RCIE=0;
RCIF=0;
++RCREG_total; //以下代码是鸿哥的在所有串口项目中用到的标准代码
if(RCREG_total>50) //超过缓冲区
{
RCREG_total=50;
}
RCREG_buf[RCREG_total-1]=RCREG; //依次把上位机来的数据存入数组缓冲区
send_update=1; //通知单片机目前正在接收数据
send_cnt=0; //及时喂狗,虽然main函数那边不断在累加,但是只要串口的数//据还没发送完毕,那么它永远也长不大,因为每个中断都被清零,很可怜。
RCIE=1;
}
if(TMR1IE==1&&TMR1IF==1) //定时中断
{
TMR1IF=0; //定时中断标志位关闭
TMR1ON=0; //定时中断开关关闭
if(voice_time_cnt) //控制蜂鸣器声音的长短
{
beep_dr=1; //蜂鸣器响
--voice_time_cnt; //蜂鸣器响的声音长短的计数延时
}
else
{
Asm(“nop”); //添加此行空指令为了使else的内容跟if的内容对称,意义////不大
beep_dr=0; //蜂鸣器停止
}
TMR1H=0xFe; //重新设置定时时间间隔
TMR1L=0x00;
TMR1ON=1; //定时中断开关打开
}
}
void usart_service() //串口服务程序,在main函数里
{
if(send_update==1) //说明目前串口正在接收数据,不要读缓冲区数据
{
send_lock=1; //开自锁标志
++send_cnt; //只要有数据接收,send_cnt每次都被串口中断清零
if(send_cnt>cnt_send) //延时一段时间,确认缓冲区没有继续接受数据
{
send_cnt=0;
send_update=0;
}
}
Else //说明当前没有继续接收数据了
{
if(send_lock==1) //在数据已经接收完毕,并且还没有处理过数据的情况下
{
send_lock=0; //处理一次就锁起来,不用每次都进来,除非有新接收的数据
m_int=0; //中间变量清零,用来统计处理了多少个刚刚接收的数据
while(RCREG_read_total<RCREG_total) //说明还没有把缓冲区的数据读取完
{
CLRWDT();
RCREG_buf_temp[m_int]=asy_recieve();
If(m_int>=4) //说明接收了5个数据以上(2个有效数据加3个数据尾)
{
if(RCREG_buf_temp[m_int-2]==0xeb&&RCREG_buf_temp[m_int-1]==0x00&&RCREG_buf_temp[m_int]==0x55) //数据尾”eb 00 55”判断
{
if(RCREG_buf_temp[m_int-4]==0x01&& RCREG_buf_temp[m_int-3]==0x02)
//有效数据是否为01 02的判断
{
eusart_send(0x00); //串口发送一个填充的无效字节0x00,避免第一个字节丢失而引起的问题
eusart_send(0xeb); //串口发送应答的数据
eusart_send(0x00); //串口发送应答的数据
eusart_send(0xaa); //串口发送应答的数据
voice_time_cnt= cnt_voice_time; //蜂鸣器响“滴”一声就停
}
Else
{
eusart_send(0x00); //串口发送一个填充的无效字节0x00,避免第一个字节丢失而引起的问题
eusart_send(0xeb); //串口发送应答的数据
eusart_send(0x00); //串口发送应答的数据
eusart_send(0x55); //串口发送应答的数据
}
Break; //跳出循环
}
}
m_int++; //中间变量加1,
}
Buf_clear(); //把缓冲区的下标清零,方便下一堆数据接收与处理
}
}
}
Void Buf_clear() //把缓冲区的下标清零
{
RCREG_read_total =0;
RCREG_total=0;
}
unsigned char asy_recieve() //把串口缓冲区的数据一个个提取出来
{
unsigned char RCREG_dt;
++RCREG_read_total; //已经读出了多少个数据
RCREG_dt=RCREG_buf[RCREG_read_total -1];
if(RCREG_read_total >=RCREG_total) //只要把全部数据都读完,马上把缓冲区清零
{
RCREG_read_total =0;
RCREG_total=0;
}
return RCREG_dt;
}
void eusart_send(unsigned char t_data) //串口发送一个字节的数据
{
unsigned int error_delay;
Rede_dr=1; //流控IO,切换至发送数据的状态,准备发送数据,
//以下几个空延时是必要的。
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
TXREG=t_data; //发送数据
error_delay=0;//等待把数据发送完毕
while(1) //此处也可以直接用延时替代.
{
CLRWDT();
if(TXIF==1) //等待把数据发送完毕
{
break;
}
Else
{
++error_delay;
if(error_delay>200) //超时也要退出,不能死等
{
break;
}
}
}
Delay11(1); //此处最玄机,要特别注意。每发送完一个字节,由于不同的项目,这//里的延时间隔都不一样,读者根据实际情况来改。这里最容易出问题,必须要延时,尤其是连续发送一堆数据的时候.读者也可以改成计数延时的方式,有兴趣的自己动脑筋,程序框架需要改动一点。
Rede_dr=0; //流控IO,发送完数据之后,务必马上把从机切换回接收数据的状态,把总//线释放
}
//延时函数
void Delay11(unsigned int MS)
{
unsigned char us,usn;
while(MS!=0) //for 12M
{
CLRWDT();
usn = 2;
while(usn!=0)
{ CLRWDT();
us=0xf5;
while (us!=0){us--;};
usn--;
}
MS--;
}
}
(6)小结:
485跟TTL与232通讯唯一的编程区别就是多增加一个流控IO(本文是rede_dr)。此IO除了在发送数据的时候为高电平,发送完数据之后,其他任意时刻都必须为低电平,起到释放总线的作用。略微要注意的细节是,在流控IO从低电平切换到高电平的时候,不要马上发送数据,中间有必要加几个空延时指令(asm(“nop”);)。
(未完待续,下节更精彩,不要走开哦)
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