嵌入式开发--RS-485通讯的问题

RS-485说明

RS-485一般简称485总线，是最常用的工业总线之一，一般采用2线的半双工模式，用差分方式收发信息。最高速度可达10M BPS。

接口芯片

单片机使用485总线时，是用UART或USART接口，通过RS-485收发器完成信号的输入和输出。常用的芯片有MAX485,MAX3485，SP3485等等。

硬件连接

硬件很简单，RO和DI连接到单片机的UART接口，是数据的收发引脚，RE和DE连通，接到单片机的GPIO，以控制数据流的方向，是输入还是输出。

CubeMX设置

CubeMX教程见这里：嵌入式开发–CubeMX使用入门教程

连接到UART2，具体设置如下：

这些参数需要根据你的设置要求进行，异步模式，波特率，位数，奇偶校验，停止位，其他默认即可。开启中断，以方便接收数据。

UART对波特率要求并不高，误差5%以内即可，所以晶振可以用片内的RC振荡器，当然更建议用外部石英晶振，频率更准，更重要的是可靠性高。

代码编写

引脚定义

#define MAX485_OUT()      HAL_GPIO_WritePin(CTL_485_PORT,CTL_485_PIN, GPIO_PIN_SET)
#define MAX485_IN()       HAL_GPIO_WritePin(CTL_485_PORT,CTL_485_PIN, GPIO_PIN_RESET)

使能串口

  HAL_UART_Receive_IT(&huart2, uart2_state_typedef.data, 1);	//开启串口，接收到的数据放到uart2_state_typedef.data，每次接收1个字节
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);	//启动RXNE中断
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_IDLE);	//启动IDLE中断

RXNE中断是用来接收数据， 每次接收1个字节，并且在中断中再次开启这个中断
IDLE是用来做帧结束判断的，485每帧8个字节，总线空闲后会产生一个IDLE中断，进了这个中断，就表示一帧结束。

中断函数

void USART2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART2_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 1 */
  //RS485接口
  //收到1个字节的数据
  if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_RXNE))
  {
    __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);	//启动RXNE中断
    uart2_state_typedef.data[uart2_state_typedef.len] = huart2.Instance->RDR;
    uart2_state_typedef.len++;
  }
  
  //总线空闲时，会发生一次IDLE中断，此时意味着数据接收完成
  //不同的内核，清除IDLEIE的方式不同，请查阅手册
  if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_IDLE))
  {
    huart2.Instance->ICR |= USART_ICR_IDLECF;	 //向USART_CR1的IDLECF位写1，以清除IDLEIF标志，否则会一直进IDLEIE中断
  }
｝

发送数据

void modbus_send(void)  //发送数据到串口，数据需要事先在modbus_send_array中准备好
 {
  MAX485_OUT();		//转换为输出模式
  delay_us(100); 	//延时，以等待接口芯片切换完成
  HAL_UART_Transmit(MODBUS_PORT, modbus_send_array,8, 100);   //从串口2发送数组命令
  MAX485_IN();  	//转换为输入模式
  delay_us(10);
}

接收数据

u8 modbus_receive(u16 timeout)        //发送指令后，读取伺服回传的数据，超时单位为ms
{
  u8 ret = 255;
  u8 i = 0;

  while(1)
  { 
    HAL_Delay(1);
    i++;
    
    if(i>timeout)
      break;
    if(uart2_state_typedef.state == UART_RECEIVE_OK)
    {
      uart2_state_typedef.state = 0;
      ret = 0;
      huart2.Instance->ICR |= (USART_ICR_EOBCF|USART_ICR_TCCF|USART_ICR_FECF|USART_ICR_PECF);//eobf   txe  tc  fe  pe
      return ret;
      break;
    }
  }
    return ret;
}

如此便可以发送和接收了。

有一个问题，多收了一个数

于是在串口中断内，数据接收，和IDLE处，分别触发了一个电平信号，以便观察。如下图：

数据线上的波形

第1行的波形是发送引脚
第2行的波形是接收引脚
第3行的波形是方向控制引脚
第4行是接收中断，进一次就有一个脉冲
第5行是IDLE中断，进一次就有一个脉冲。

下图是放大的，一帧数据的波形

注意红圈的这个脉冲，数据还没有开始接收，却已经进中断开始接收了一次数据，这也就是额外多出来的一个接收字符。

问题分析

这个脉冲是发生的位置，是在数据发送完成，并且485的方向切换到接收之后5ms处，显然是在那时，又进了一次RXNE中断，进中断的原因也很简单，在因为下图这个低电平跳变。

也就是说，当485的数据方向从接收变为发送以后，接收端口会检测到一个低电平，这被认为是串口接收数据的起始位，但是后续没有一个高电平的结束位，所以收到的这个数据肯定是错误的，UART2的ISR寄存器FE位也指出了这一点，如下图

问题解决

知道了问题，也就知道了如何解决，将发送函数略做修改，发送完成后，清一下ISR寄存器的RXNE标识问题解决

void modbus_send(void)  //发送读寄存器的指令到串口
{
  u32 i=0;
  
  
  HAL_UART_AbortReceive_IT(&huart2);
  __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);	//禁用RXNE中断

  MAX485_OUT();
  delay_us(100);
  HAL_UART_Transmit(MODBUS_PORT, modbus_send_array,8, 100);   //从串口2发送数组命令
  huart2.Instance->RQR |= USART_RQR_RXFRQ;	//清除485方向切换导致的RXNE标识
  huart2.Instance->ICR |= USART_ICR_IDLECF;	//清除空闲标识
  huart2.Instance->ICR |= USART_ICR_TCCF;	//清除发送完成标识

  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);	//启动RXNE中断
  
  MAX485_IN();
  uart2_state_typedef.len = 0;
  uart2_state_typedef.state = UART_READY;
  delay_us(10);
}

进了8次接收中断，接收8个字符，进一次IDLE中断，表示这一帧结束，工作正常。