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30 分钟

使用SN65HVD31和STM32F103RB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 Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

RS485 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

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

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

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
PA2
TX
UART RX
PA3
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

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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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