使用MAX485和STM32G431RB在通信技术领域保持领先

数据传输的变革：RS485收发器的魔力

RS485 5 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

RS485 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

此解决方案的核心目的是建立一个稳健的长距离网络，促进高效的数据交换。

硬件概览

它是如何工作的？

RS485 5 Click 基于 Analog Devices 的 MAX485，这是一款用于 RS-485 和 RS-422 通信的低功耗、速率限制的收发器，当未加载或完全加载且驱动器禁用时，其供电电流在 120µA 和 500µA 之间。所有部件都从单一的 5V 电源供电。驱动器具有短路电流限制，并通过热关断电路保护过度功耗，将驱动器输出置于高阻状态。接收器输入具有失效保护功能，确保如果输入开路，输出为逻辑高。MAX485 的转换速率没有限制，允许其以高达 2.5Mbps 的速度进行半双工通

信。通常，最大传输速度由总线长度决定，较长的总线线会导致较低的传输速度。RS485/422 线路应在其特性阻抗的两端终止，并且主线的分支长度应尽可能短，以最小化反射。RS-485/RS-422 标准涵盖最长 1220 米（4000 英尺）的线路长度。两种机制防止故障或总线争用引起的过大输出电流和功耗。输出级的折返电流限制在整个共模电压范围内提供对短路的即时保护。此外，如果温度过高，热关断电路将强制驱动器输出进入高阻态。板上有两个 2 极螺丝端子

（+、B、A、-）用于连接 RS422/485 总线双绞线电缆，以及 GND 和 VCC。标记为“A”和“B”的端子输入用于连接总线线。GND 和 VCC 导轨可用于为另一个节点提供电源。请注意，VCC 端子直接连接到 mikroBUS™ 的 5V 导轨。此 Click 板™ 仅能在 5V 逻辑电压水平下工作。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前，必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外，它还配备了一个包含功能和示例代码的库，可用作进一步开发的参考。

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

RAM (字节)

32k

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

Receiver Output

PC12

RST

Drive Output

PB12

SCK

MISO

MOSI

3.3V

Ground

GND

PWM

INT

UART TX

PA3

UART RX

PA2

SCL

SDA

Power Supply

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

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 STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly

LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly

LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly

Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro B Conn - upright/background hardware assembly

NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly

Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly

Necto No Display image step 8 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

该库包含 RS485 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能：

rs4855_generic_write - 通用写入功能。
rs4855_set_de_state - 设置 DE 引脚为高电平或低电平状态。
rs4855_set_re_state - 设置 RE 引脚为高电平或低电平状态。

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 Rs4855 Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from RS485 5 clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and enables the selected mode.
 * 
 * ## Application Task  
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired message
 * every 2 seconds.
 * 
 * ## Additional Function
 * - rs4855_process ( ) - The general process of collecting the received data.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs4855.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_TRANSMITTER

static rs4855_t rs4855;
static log_t logger;

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

static void rs4855_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    
    rsp_size = rs4855_generic_read( &rs4855, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

    if ( rsp_size >= strlen( TEXT_TO_SEND ) )
    {  
        log_printf( &logger, "Received data: " );
        
        for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "%c", uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] );
        }
    }
    Delay_ms ( 100 );
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rs4855_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.

    rs4855_cfg_setup( &cfg );
    RS4855_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rs4855_init( &rs4855, &cfg );

    Delay_ms ( 100 );

#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs4855_set_re_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_LOW );
    rs4855_set_de_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_LOW );
    log_info( &logger, "---- Receiver mode ----" );
#endif    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs4855_set_re_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_HIGH );
    rs4855_set_de_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_HIGH );
    log_info( &logger, "---- Transmitter mode ----" );
#endif    
}

void application_task ( void )
{
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs4855_process( );
#endif    
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs4855_generic_write( &rs4855, TEXT_TO_SEND, 8 );
    log_info( &logger, "---- Data sent ----" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
#endif    
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


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

/*!
 * \file 
 * \brief Rs4855 Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from RS485 5 clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and enables the selected mode.
 * 
 * ## Application Task  
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired message
 * every 2 seconds.
 * 
 * ## Additional Function
 * - rs4855_process ( ) - The general process of collecting the received data.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs4855.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_TRANSMITTER

static rs4855_t rs4855;
static log_t logger;

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

static void rs4855_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    
    rsp_size = rs4855_generic_read( &rs4855, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

    if ( rsp_size >= strlen( TEXT_TO_SEND ) )
    {  
        log_printf( &logger, "Received data: " );
        
        for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "%c", uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] );
        }
    }
    Delay_ms ( 100 );
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rs4855_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.

    rs4855_cfg_setup( &cfg );
    RS4855_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rs4855_init( &rs4855, &cfg );

    Delay_ms ( 100 );

#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs4855_set_re_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_LOW );
    rs4855_set_de_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_LOW );
    log_info( &logger, "---- Receiver mode ----" );
#endif    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs4855_set_re_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_HIGH );
    rs4855_set_de_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_HIGH );
    log_info( &logger, "---- Transmitter mode ----" );
#endif    
}

void application_task ( void )
{
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs4855_process( );
#endif    
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs4855_generic_write( &rs4855, TEXT_TO_SEND, 8 );
    log_info( &logger, "---- Data sent ----" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
#endif    
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


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

/*!
 * \file 
 * \brief Rs4855 Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from RS485 5 clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and enables the selected mode.
 * 
 * ## Application Task  
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired message
 * every 2 seconds.
 * 
 * ## Additional Function
 * - rs4855_process ( ) - The general process of collecting the received data.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rs4855.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_TRANSMITTER

static rs4855_t rs4855;
static log_t logger;

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

static void rs4855_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    
    rsp_size = rs4855_generic_read( &rs4855, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

    if ( rsp_size >= strlen( TEXT_TO_SEND ) )
    {  
        log_printf( &logger, "Received data: " );
        
        for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "%c", uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] );
        }
    }
    Delay_ms ( 100 );
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rs4855_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.

    rs4855_cfg_setup( &cfg );
    RS4855_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rs4855_init( &rs4855, &cfg );

    Delay_ms ( 100 );

#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs4855_set_re_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_LOW );
    rs4855_set_de_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_LOW );
    log_info( &logger, "---- Receiver mode ----" );
#endif    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs4855_set_re_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_HIGH );
    rs4855_set_de_state( &rs4855, RS4855_PIN_STATE_HIGH );
    log_info( &logger, "---- Transmitter mode ----" );
#endif    
}

void application_task ( void )
{
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rs4855_process( );
#endif    
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    rs4855_generic_write( &rs4855, TEXT_TO_SEND, 8 );
    log_info( &logger, "---- Data sent ----" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
#endif    
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


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