初学者
10 分钟

使用ADM485和STM32G071RB轻松连接和控制远程设备。

从传统到传奇:RS485-UART转换。

RS485 Click 5V with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

RS485 Click 5V

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

完美定制,满足您的低功耗 RS485 数据通信需求,确保在各种应用中的兼容性和可靠性。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RS485 Click 5V 基于 Analog Devices 的低功耗 EIA RS-485 收发器 ADM485。它是一个三态差分线驱动器和差分输入线接收器,旨在用作物理层设备(常称为 PHY),为 MCU TTL 级 UART 线路与 RS422/485 总线提供物理接口。它非常适合使用双绞差分信号对传输较小数据块至远距离,允许半双工异步通信。ADM485 收发器包含独立的驱动器和接收器部分,使用驱动器使能和接收器使能引脚来启用相应的部分。驱动器部分将 UART RX 线路接收到的信号驱动至 RS422/485 总线,而接收器部分则将总线数据通过 UART TX 线路返回给 MCU。RS422/485 标准仅规定了发射器和接收器的电气特性,并未规定或推荐任何通信协议,仅涉及物理层。因此,可以使用选择的顶层通信协议,如 MODBUS 或类似协议。因此,RS485 Click 5V 提供了 UART RX 和 TX 引脚,分别路由至相应的 mikroBUS™ TX 和 RX UART 引

脚。MCU 使用这些引脚以用户协议确定的形式将数据 发送到 RS485 总线。ADM485 IC 支持高达 5 Mbps 的通信数据率。然而,总线长度决定了最大传输速度:更长的总线线路将导致传输速度降低。RS422/RS485 总线需要在两端使用等于所用电缆特性阻抗的电阻进行终端(所谓的并联终端),以防止线路反射。RS485 标准规定使用双绞线作为数据总线。双绞线倾向于消除共模噪声,并取消由每条线上的电流产生的磁场,从而减少线对的有效电感。此 Click 板™ 配备了一个跳线,可用于在总线线路之间配置 120Ω 的终端电阻。它还配备了另外两个标有 BIAS ENABLE 的跳线。这些跳线通过在总线差分线与 VCC/GND 之间使用上拉和下拉电阻启用总线偏置,以防止在总线上没有启用驱动器时的某些故障情况,此外还有现有的 IC 保护。RS485 Click 5V 使用标准的 2 线 UART 接口与主机 MCU 通信,常用的 

UART RX 和 TX 线。ADM485 的接收器输出使能(RE)和驱动器输出使能(DE)引脚已连接在一起,并路由到 mikroBUS™ 插座的 R/T 引脚。当悬空时,下拉电阻决定了这些引脚的状态,因此您必须通过写入高逻辑状态来启用设备。注意 DE 和 RE 引脚使用相反的信号极性作为激活状态,使得可以用单个 MCU 引脚驱动它们。当 R/T 引脚应用高逻辑电平时,发射器被激活,同时接收器被停用——反之亦然。在此配置中,R/T 引脚充当通信方向引脚。此 Click 板™ 只能在 5V 逻辑电压水平下操作。在使用具有不同逻辑水平的 MCU 之前,板必须执行适当的逻辑电压水平转换。此外,这款 Click 板™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

RS485 Click 5V hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Receive/Transmit
PC8
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RS485 Click 5V 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 STM32G071RB 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

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

此库包含 RS485 Click 5V 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rs4855v_generic_read - 此功能通过使用 UART 串行接口读取所需数量的数据字节。

  • rs4855v_send_command - 此功能通过使用 UART 串行接口发送命令。

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 main.c
 * @brief RS485 5V Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from RS485 5V clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver and wake-up module.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the received data and parses it.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void rs4855v_clear_current_rsp_buf ( void ) - The general process of clearing buffer.
 * - static void rs4855v_process ( void ) - The general process of collecting the received data.
 * @author Stefan Ilic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs4855v.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_COUNTER 10
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 100
#define PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE 100

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

//#define DEMO_APP_RECEIVER
#define DEMO_APP_TRANSMITTER

static rs4855v_t rs4855v;
static log_t logger;

static char current_rsp_buf[ PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ];
static uint8_t send_data_cnt = 0; 

unsigned char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };
// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void rs4855v_clear_current_rsp_buf ( void ) {
    memset( current_rsp_buf, 0, PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE );
}

static void rs4855v_process ( void ) {
    int16_t rsp_size;
    uint16_t rsp_cnt = 0;

    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;

    // Clear parser buffer
    memset( current_rsp_buf, 0 , PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ); 

    while( process_cnt != 0 ) {
        rsp_size = rs4855v_generic_read( &rs4855v, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 ) {  
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ ) {
                if ( uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] == 0 ) {
                    uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] = 13;
                }
            }
            // Storages data in parser buffer
            rsp_cnt += rsp_size;
            if ( rsp_cnt < PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ) {
                strncat( current_rsp_buf, uart_rx_buffer, rsp_size );
            }
            
            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        } 
        else {
            process_cnt--;
            
            // Process delay 
            Delay_ms( 100 );
        }
    }
}

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

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;
    rs4855v_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 );

    //  Click initialization.

    rs4855v_cfg_setup( &cfg );
    RS4855V_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rs4855v_init( &rs4855v, &cfg );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 100 );
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "    Send data:    \r\n" );
    log_printf( &logger, "      MikroE      \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "  Transmit data   \r\n" );
    Delay_ms( 1000 );

#endif
    
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER 
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );

    log_printf( &logger, "   Receive data  \r\n" );
    Delay_ms( 2000 );
#endif
        
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" );
}

void application_task ( void ) {  
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER 
    
    rs4855v_process( );
    if ( current_rsp_buf > 0 ) {
        log_printf( &logger, "%s", current_rsp_buf );
        rs4855v_clear_current_rsp_buf( );
    }
    
#endif 

#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
      
    rs4855v_send_command( &rs4855v, &demo_message[ 0 ] );
    log_printf( &logger, "\t%s",  &demo_message[ 0 ] );
    Delay_ms( 2000 );
    log_printf( &logger, "------------------\r\n" ); 
    
#endif   
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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