51單片機485通訊講解通俗易懂

ID:211328 · 發(fā)表于 2017-6-14 21:50

51單片機S485通訊，正真好用，講解通俗易懂。

9-串口通訊之485通訊.doc (74.5 KB, 下載次數(shù): 75)

第九節(jié)：串口通訊之485通訊
（1）    開場白：
串口通訊有三種常用的硬件方式。
第一種是TTL方式。比如兩個單片機的RX,TX引腳直接連接上（甲的RX連接乙的TX, 甲的TX連接乙的RX）,這種通訊距離最短，局限于兩三米長的距離。
第二種是232方式。兩個CPU之間都經(jīng)過了兩個MAX232等電平轉(zhuǎn)換芯片，比如單片機跟電腦的串口通訊。這種最大傳輸距離大概十米左右。
第三種是485方式。兩個CPU之間都經(jīng)過了兩個MAX485等電平轉(zhuǎn)換芯片，此種方式在工控上應用最多，尤其是距離長，要求一臺主機控制多臺設備的情況下。從地址呼叫原理上看，一臺主機應該可以控制N多臺從機，但是書上說一臺主機最多可以控制32個從機，可能主要是從電阻匹配的角度來考慮，我沒驗證過，我只搞過一臺主機控制十幾臺從機的項目。485的最大傳輸距離大概在1000米左右。

這三種方式在編程上還是會有一些差異。TTL方式與232方式的編程幾乎完全兼容，唯一需要注意的是，發(fā)送一串數(shù)據(jù)時，每個字節(jié)延時間隔的大小可能會有些差異。
485通訊跟前面兩種方式有一個最大的區(qū)別是，485通訊要多增加一個IO口來控制數(shù)據(jù)流的方向，輸出低電平時表示接受數(shù)據(jù)的狀態(tài)，輸出高電平時表示發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)。485的通訊協(xié)議一般都是用主機對從機廣播呼叫的模式。即平時所有從機處于接受數(shù)據(jù)的狀態(tài)（流控IO口處于低電平），主機發(fā)送呼叫某個從機的地址，相應的從機收到數(shù)據(jù)后，馬上切換到發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)（流控IO口處于高電平），然后往主機返回對應的數(shù)據(jù)，從機對主機發(fā)送完數(shù)據(jù)之后，從機又馬上切換到接受數(shù)據(jù)的狀態(tài)（流控IO口處于低電平）。
這節(jié)利用第八節(jié)的232通訊程序修改成485通訊程序。
（2）功能需求：
         無論是單片機還是上位機，最好在固定協(xié)議前多發(fā)送一個填充的無效字節(jié)0x00，因為硬件原因，第一個字節(jié)往往容易丟失。
         通訊協(xié)議：XX YY  EB 00 55
         其中后三位 EB 00 55就是我所說的數(shù)據(jù)尾，它的有效數(shù)據(jù)XX YY在數(shù)據(jù)尾的前面。

任意時刻，從電腦“串口調(diào)試助手”上位機收到的一堆數(shù)據(jù)中，只要此數(shù)據(jù)中包含關(guān)鍵字EB 00 55 ，并且此關(guān)鍵字前面兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)XX YY 分別為01 02,那么就往上位機發(fā)送“eb  00 aa”表示確認，同時蜂鳴器叫一聲。否則，往上位機發(fā)送“eb  00 55”表示出錯。
（3）硬件原理：
在電腦的串口處加一個232轉(zhuǎn)485的通訊模塊。然后把單片機串口通訊的那兩個引腳經(jīng)過一個MAX485芯片，直接與電腦處的232轉(zhuǎn)485的通訊模塊相連接，多增加一根單片機的IO口，用此IO連接MAX485的第2和第3引腳，實現(xiàn)流控的功能。當此IO處于低電平時為接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，當此IO口處于高電平時為發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)。
（4）源碼適合的單片機:PIC18f4520,晶振為22.1184MHz，波特率115200
（5）源代碼講解如下：
#include<pic18.h>       //包含芯片相關(guān)頭文件

//補充說明：吳堅鴻程序風格是這樣的，凡是輸出IO后綴都是_dr,凡是輸入的//IO后綴都//是_sr
#define  beep_dr  LATA2  //蜂鳴器輸出
#define  rede_dr  LATC5  //485通訊的流控

//補充說明：吳堅鴻程序風格是這樣的，凡是做延時計數(shù)閥值的常量
//前綴都用cnt_表示。
#define cnt_voice_time 150  //蜂鳴器響的聲音長短的延時閥值
#define cnt_send 300          //確保接收緩沖區(qū)沒有繼續(xù)接收數(shù)據(jù),是變量
//send_cnt的溢出閥值

Void usart_service();       //串口通訊服務程序，放在main函數(shù)里
unsigned char asy_recieve();  //把串口緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)一個個提取出來
void eusart_send(unsigned char t_data); //串口發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)
Void Buf_clear() ;  //把余下的緩沖區(qū)清零
void Delay11(unsigned int MS); //延時函數(shù)

//補充說明：吳堅鴻程序風格是這樣的，凡是計數(shù)器延時的變量
//后綴都用_cnt表示。
unsigned int voice_time_cnt;       //蜂鳴器響的聲音長短的計數(shù)延時
unsigned int send_cnt=0;          //一串數(shù)據(jù)從上位機發(fā)過來的時候，他們每個字節(jié)之間//的延時間隔很短，如果他們的延時間隔一旦超過了這個send_cnt變量的延時，那么就////認為他們的一串數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢

//補充說明：吳堅鴻程序風格是這樣的，凡是涉及統(tǒng)計數(shù)量的變量
//后綴都用_total表示。
unsigned int RCREG_total;          //統(tǒng)計串口緩沖區(qū)已經(jīng)收了多少個數(shù)據(jù)
unsigned int RCREG_read_total; //統(tǒng)計已經(jīng)從串口緩沖區(qū)讀出了多少個數(shù)據(jù)

//補充說明：吳堅鴻程序風格是這樣的，凡是用來更新的標識變量，比如液晶刷屏，或者有新接收的串口數(shù)據(jù)更新等等，后綴一律用_update表示
Unsigned char send_update=0;  //一旦有數(shù)據(jù)從上位機發(fā)送過來，就會引發(fā)串口接收中////斷，在串口中斷里，我把send_update=1表示目前正在接收數(shù)據(jù)，警告單片機先不要//猴急，等串口中斷把所有從上位機連續(xù)發(fā)送過來的一堆數(shù)據(jù)接收完，再處理。那么什么///時候才知道發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢了呢？用send_cnt識別。因為在串口中斷里，我///每次都會把send_cnt=0，而在main函數(shù)里，一旦發(fā)現(xiàn)send_update==1，send_cnt就//會開始自加，當它超過某個數(shù)值的時候，就會自動把send_update=0，表示目前已經(jīng)沒//有數(shù)據(jù)發(fā)送了。而如果有數(shù)據(jù)不斷從上位機傳來，send_cnt永遠也不會超過某個數(shù)值，//因為每個中斷它都被清零，這個原理跟看門口狗喂狗的原理很像。

//補充說明：吳堅鴻程序風格是這樣的，凡是用來接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)數(shù)組后綴都用_buf表//示
Unsigned char RCREG_buf[50];  //串口接收緩沖區(qū)，讀者可以根據(jù)實際項目設置大小
Unsigned char RCREG_buf_temp[50];  //臨時處理串口數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，可以不用那么大

//補充說明：吳堅鴻程序風格是這樣的，凡是自鎖變量名, 后綴都用_lock表示。
Unsigned char send_lock=0;

//補充說明：吳堅鴻程序風格是這樣的，凡是在main函數(shù)中用的中間變量，前綴m_，后//綴用_char或者_int表示類型
Unsigned int m_int;    //中間變量，只要是用在main函數(shù)里，誰都可以重復用。

//主程序
main()
{
ADCON0=0x00;
ADCON1=0x0f;                            //全部為數(shù)字信號
ADCON2=0xa1;                            //右對齊
RBPU=0;                                  //上拉電阻
SSPEN=0;                               //決定RA5不作為串口

TRISA2=0;  //蜂鳴器輸出
TRISC5=0;  //485通訊的流控輸出

BRG16=0;       //設置串口通信寄存器
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;    //定時器中斷配置
TMR1H=0xFE;
TMR1L=0xEF;
TMR1IF=0;
TMR1IE=1;
TMR1ON=1;
TMR1IE=1;
//補充說明，以上的內(nèi)容為寄存器配置，每種不同的單片機會有點差異，
//大家不用過度關(guān)注以上寄存器的配置,只要知道有這么一回事即可

beep_dr=0;                            //關(guān)蜂鳴器,上電初始化IO
rede_dr=0;                            //流控IO,從機處于接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)
while(1)
{
                  CLRWDT(); //喂看門狗，大家不用過度關(guān)注此行
            usart_service();       //串口通訊服務
}

}

//中斷
void interrupt timer1rbint(void)
{

if(RCIE==1&&RCIF==1) //串口中斷，一次只能接受一個字節(jié)
{
      RCIE=0;
      RCIF=0;

      ++RCREG_total; //以下代碼是鴻哥的在所有串口項目中用到的標準代碼
      if(RCREG_total>50)  //超過緩沖區(qū)
      {
         RCREG_total=50;
      }
   RCREG_buf[RCREG_total-1]=RCREG;  //依次把上位機來的數(shù)據(jù)存入數(shù)組緩沖區(qū)
      send_update=1; //通知單片機目前正在接收數(shù)據(jù)
      send_cnt=0;       //及時喂狗，雖然main函數(shù)那邊不斷在累加，但是只要串口的數(shù)//據(jù)還沒發(fā)送完畢，那么它永遠也長不大,因為每個中斷都被清零，很可憐。

      RCIE=1;

}

if(TMR1IE==1&&TMR1IF==1) //定時中斷
      {

            TMR1IF=0;    //定時中斷標志位關(guān)閉
            TMR1ON=0; //定時中斷開關(guān)關(guān)閉

   if(voice_time_cnt)                   //控制蜂鳴器聲音的長短
               {
                     beep_dr=1;       //蜂鳴器響
                  --voice_time_cnt;       //蜂鳴器響的聲音長短的計數(shù)延時
               }
            else
            {
               Asm(“nop”); //添加此行空指令為了使else的內(nèi)容跟if的內(nèi)容對稱，意義////不大
beep_dr=0;    //蜂鳴器停止
            }

   TMR1H=0xFe; //重新設置定時時間間隔
TMR1L=0x00;
   TMR1ON=1;       //定時中斷開關(guān)打開
}
}

void usart_service()  //串口服務程序,在main函數(shù)里
{

   if(send_update==1)  //說明目前串口正在接收數(shù)據(jù)，不要讀緩沖區(qū)數(shù)據(jù)
   {
      send_lock=1;    //開自鎖標志
      ++send_cnt; //只要有數(shù)據(jù)接收，send_cnt每次都被串口中斷清零
      if(send_cnt>cnt_send) //延時一段時間，確認緩沖區(qū)沒有繼續(xù)接受數(shù)據(jù)
      {
         send_cnt=0;
         send_update=0;
      }
   }
   Else  //說明當前沒有繼續(xù)接收數(shù)據(jù)了
   {
      if(send_lock==1) //在數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完畢，并且還沒有處理過數(shù)據(jù)的情況下
      {
         send_lock=0; //處理一次就鎖起來，不用每次都進來,除非有新接收的數(shù)據(jù)
         m_int=0;       //中間變量清零，用來統(tǒng)計處理了多少個剛剛接收的數(shù)據(jù)
         while(RCREG_read_total<RCREG_total) //說明還沒有把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀取完
         {
            CLRWDT();
            RCREG_buf_temp[m_int]=asy_recieve();
            If(m_int>=4) //說明接收了5個數(shù)據(jù)以上（2個有效數(shù)據(jù)加3個數(shù)據(jù)尾）
            {
      if(RCREG_buf_temp[m_int-2]==0xeb&&RCREG_buf_temp[m_int-1]==0x00&&RCREG_buf_temp[m_int]==0x55)  //數(shù)據(jù)尾”eb 00 55”判斷
               {
               if(RCREG_buf_temp[m_int-4]==0x01&& RCREG_buf_temp[m_int-3]==0x02)
                                    //有效數(shù)據(jù)是否為01 02的判斷
               {
                           eusart_send(0x00); //串口發(fā)送一個填充的無效字節(jié)0x00，避免第一個字節(jié)丟失而引起的問題
                           eusart_send(0xeb); //串口發(fā)送應答的數(shù)據(jù)
eusart_send(0x00); //串口發(fā)送應答的數(shù)據(jù)
eusart_send(0xaa); //串口發(fā)送應答的數(shù)據(jù)
                           voice_time_cnt= cnt_voice_time; //蜂鳴器響“滴”一聲就停

}
Else
{
                           eusart_send(0x00); //串口發(fā)送一個填充的無效字節(jié)0x00，避免第一個字節(jié)丟失而引起的問題
eusart_send(0xeb); //串口發(fā)送應答的數(shù)據(jù)
eusart_send(0x00); //串口發(fā)送應答的數(shù)據(jù)
eusart_send(0x55); //串口發(fā)送應答的數(shù)據(jù)

}

Break; //跳出循環(huán)
               }
            }
         m_int++; //中間變量加1，
         }

      Buf_clear(); //把緩沖區(qū)的下標清零,方便下一堆數(shù)據(jù)接收與處理


      }

   }

}

Void Buf_clear() //把緩沖區(qū)的下標清零
{
      RCREG_read_total =0;
      RCREG_total=0;
}
unsigned char asy_recieve()  //把串口緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)一個個提取出來
{
   unsigned char RCREG_dt;

   ++RCREG_read_total; //已經(jīng)讀出了多少個數(shù)據(jù)
   RCREG_dt=RCREG_buf[RCREG_read_total -1];

   if(RCREG_read_total >=RCREG_total) //只要把全部數(shù)據(jù)都讀完，馬上把緩沖區(qū)清零
      {
      RCREG_read_total =0;
      RCREG_total=0;

      }
   return RCREG_dt;

}

void eusart_send(unsigned char t_data) //串口發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)

{
unsigned int error_delay;
Rede_dr=1;    //流控IO,切換至發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，準備發(fā)送數(shù)據(jù)，
//以下幾個空延時是必要的。
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");

   TXREG=t_data; //發(fā)送數(shù)據(jù)

   error_delay=0;//等待把數(shù)據(jù)發(fā)送完畢
   while(1)  //此處也可以直接用延時替代.
   {

      CLRWDT();
      if(TXIF==1) //等待把數(shù)據(jù)發(fā)送完畢
      {
         break;
      }
      Else
      {
      ++error_delay;
      if(error_delay>200)  //超時也要退出，不能死等
      {
            break;
      }
   }
   }

   Delay11(1); //此處最玄機，要特別注意。每發(fā)送完一個字節(jié)，由于不同的項目，這//里的延時間隔都不一樣，讀者根據(jù)實際情況來改。這里最容易出問題，必須要延時，尤其是連續(xù)發(fā)送一堆數(shù)據(jù)的時候.讀者也可以改成計數(shù)延時的方式，有興趣的自己動腦筋，程序框架需要改動一點。

Rede_dr=0; //流控IO,發(fā)送完數(shù)據(jù)之后，務必馬上把從機切換回接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，把總//線釋放
}

//延時函數(shù)
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）小結(jié)：
         485跟TTL與232通訊唯一的編程區(qū)別就是多增加一個流控IO（本文是rede_dr）。此IO除了在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候為高電平，發(fā)送完數(shù)據(jù)之后，其他任意時刻都必須為低電平，起到釋放總線的作用。略微要注意的細節(jié)是，在流控IO從低電平切換到高電平的時候，不要馬上發(fā)送數(shù)據(jù)，中間有必要加幾個空延時指令（asm(“nop”);）。
(未完待續(xù)，下節(jié)更精彩，不要走開哦)