中级
30 分钟

使用SN65HVD31和MK64FN1M0VDC12释放您的数据网络的真正潜力

无缝UART到RS422/RS485转换

RS485 3 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 27, 2024

点击板

RS485 3 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

构建可靠的通信基础设施,提升数据完整性和系统的韧性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS485 3 Click基于德州仪器的SN65HVD31,它是一款三态差分线驱动器和差分输入线接收器。该Click旨在用作物理层设备(PHY),提供MCU TTL电平UART线与RS422/485总线的物理接口。它非常适合通过两对差分线传输较小的数据块,一对用于TX,另一对用于RX线,实现全双工异步通信。SN65HVD31DR收发器由独立的驱动器和接收器部分组成,这两部分在设备上电时始终处于活动状态。驱动器部分用于使用UART RX线上接收的信号驱动RS422/485总线,而接收器部分将数据从总线返回到MCU通过UART TX线,图纸上的IC标记为D和R。RS422/485标准仅规定了发射机和接收机的电气特性。它不指定或建议任何通信协议,只规定了物理层。可选择使用所需的顶层通信协议,例如MODBUS或DMX协议。因此,RS485 3 Click提供了UART RX和TX引脚,路由到适当的mikroBUS™ TX和RX UART引脚。这些引脚由MCU用于向RS485发送数据,其形式由使用的协议确定。请注意,RS485 3 Click仅支持3.3V MCU,并且不打算

通过适当的电平转换电路连接或控制5V MCU。SN65HVD31DR IC允许的数据速率高达5 Mbps。然而,最大传输速度由总线长度决定:更长的总线线路将导致更低的传输速度。RS422/RS485总线需要在两端用与所用电缆的特征阻抗相等的电阻器终止,以防止线路反射。RS485标准规定使用双绞线电缆作为数据总线。双绞线电缆倾向于抵消共模噪声,并导致通过每根线流动的电流产生的磁场的相消,从而降低了一对的有效电感。RS-485标准规定,符合要求的驱动器必须能够驱动32个单位负载(UL),其中1个单位负载表示大约12 kΩ的负载阻抗。由于SN65HVD31器件为1/8 UL,因此单个驱动器可以支持高达256个这样的接收器。当用作主设备时,RS485 3 Click的驱动器部分始终处于活动状态。对于相同信号对上的从设备接收器也是如此。在从设备需要向主设备通信时,它们使用另一对,并且从设备驱动器必须间断地启用和禁用,以便一次只有一个从设备的驱动器被启用。由于SN65HVD31器件不包含RE和DE(接收器使

能和驱动器使能)引脚,从设备驱动器不能被禁用,导致总线冲突,差分电压会增加,使得结果电流可能损坏IC。在这种情况下,驱动器电流保护被激活,将此电流限制为250mA。差分输入包含内部施密特触发电路,可防止引脚的不确定状态。这确保输出始终处于定义状态,并提供抗噪性。为了进一步改善信号完整性,RS485 3 Click配有两个瞬态电压抑制二极管(TVS二极管),用于保护电路免受可能发生在RS422/485总线上的瞬态。板载有两个2螺纹端子(RX+、Rx-、Tx+、Tx-)用于连接RS422/485总线双绞线电缆,以及两个螺纹端子(GND)用于公共接地连接。电缆应尽可能靠近终端电阻连接,防止信号电缆的未连接部分(称为支线)中发生信号反射。MikroElektronika提供了一个库,其中包含与MikroElektronika编译器兼容的函数,可用于处理RS485 3 Click。该库还包含一个示例应用程序,演示了它们的用法。此示例应用程序可用作自定义设计的参考。

RS485 3 Click top side image
RS485 3 Click bottom side image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PD3
TX
UART RX
PD2
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RS485 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker 2 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

这个库包含 RS485 3 Click 驱动的 API。

关键函数:

  • rs4853_generic_write - 通用写函数。

  • rs4853_generic_read - 通用读函数。

  • rs4853_send_command - 发送命令的函数。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Rs4853 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is used to communicate between two RS485 clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the received data.
 * 
 * ## Additional Function
 * - rs4853_process ( ) - The general process of collecting presponce 
 *                                   that sends a module.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs4853.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 500

#define TEXT_TO_SEND   "MikroE\r\n"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

#define DEMO_APP_RECEIVER
// #define DEMO_APP_TRANSMITER

static rs4853_t rs4853;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void rs4853_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    
    rsp_size = rs4853_generic_read( &rs4853, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

    if ( rsp_size > 0 )
    {  
        for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "%c", uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] );
        }
    } 
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rs4853_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    rs4853_cfg_setup( &cfg );
    RS4853_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rs4853_init( &rs4853, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs4853_process( );
#endif    

#ifdef DEMO_APP_TRANSMITER

    rs4853_generic_write( &rs4853, TEXT_TO_SEND, 8 );
    Delay_ms( 1000 );
    
#endif     
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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