Sériová komunikace mezi stm32f103c8 a arduino uno pomocí rs

Komunikační protokoly jsou nedílnou součástí digitální elektroniky a vestavěného systému. Kdekoli existuje propojení více mikrokontrolérů a periferních zařízení, je nutné použít komunikační protokol, aby bylo možné vyměnit spoustu dat. Existuje mnoho typů sériového komunikačního protokolu. RS485 je jedním ze sériových komunikačních protokolů a používá se v průmyslových projektech a těžkých strojích.

O sériové komunikaci RS485 mezi Arduino Uno a Arduino Nano jsme se dozvěděli v předchozím tutoriálu . Tento výukový program je o použití sériové komunikace RS-485 v mikrokontroléru STM32F103C8. Pokud jste v mikrokontroléru STM32 noví, začněte s Začínáme s STM32 pomocí Arduino IDE: Blikající LED a zde zkontrolujte všechny projekty STM32.

V tomto tutoriálu má Master STM32F103C8 tři tlačítka, která se používají k ovládání stavu tří LED diod přítomných na Slave Arduino Uno pomocí sériové komunikace RS-485.

Začněme pochopením fungování sériové komunikace RS-485.

Sériová komunikace RS-485

RS-485 je asynchronní sériový komunikační protokol, který nevyžaduje hodiny. K přenosu binárních dat z jednoho zařízení do druhého používá techniku ​​zvanou diferenciální signál.

Jaká je tedy tato metoda přenosu diferenciálního signálu ??

Metoda diferenciálního signálu funguje vytvořením rozdílového napětí pomocí kladného a záporného 5V. Poskytuje Half-Duplex komunikaci při použití dvou vodičů a Full-Duplex komunikaci při použití čtyř vodičů.

Pomocí této metody:

• RS-485 podporuje vyšší rychlost přenosu dat, maximálně 30 Mb / s.
• Poskytuje také maximální vzdálenost pro přenos dat ve srovnání s protokolem RS-232. Přenáší data maximálně do 1200 metrů.
• Hlavní výhodou RS-485 oproti RS-232 je vícenásobný slave s jedním Masterem, zatímco RS-232 podporuje pouze jednoho slave.
• Může mít maximálně 32 zařízení připojených k protokolu RS-485.
• Další výhodou RS-485 je imunita vůči šumu, protože k přenosu používají metodu diferenciálního signálu.
• RS-485 je rychlejší ve srovnání s protokolem I2C.

Modul RS-485 lze připojit k jakémukoli mikrokontroléru se sériovým portem. Pro použití modulu RS-485 s mikrokontroléry je nutný modul s názvem 5V MAX485 TTL to RS485, který je založen na Maxim MAX485 IC, protože umožňuje sériovou komunikaci na velkou vzdálenost 1200 metrů a je obousměrný a poloduplexní s rychlostí přenosu dat 2,5 Mb / s. Tento modul vyžaduje napětí 5V.

Popis kolíku RS-485:

Název PIN	Popis
VCC	5V
A	Neinvertující vstup přijímače Neinvertující výstup ovladače
B	Obrácení vstupu přijímače Obrácení výstupu ovladače
GND	GND (0V)
R0	Přijímač Out (RX pin)
RE	Výstup přijímače (LOW-Enable)
DE	Výstup ovladače (HIGH-Enable)
DI	Driver Driver (TX pin)

Modul RS485 má následující vlastnosti:

• Provozní napětí: 5V
• Integrovaný čip MAX485
• Nízká spotřeba energie pro komunikaci RS485
• Omezený vysílač / přijímač
• 2P terminál s roztečí 5,08 mm
• Pohodlné komunikační vedení RS-485
• Všechny piny čipu, ke kterým je veden, lze ovládat pomocí mikrokontroléru
• Velikost desky: 44 x 14 mm

Použití tohoto modulu s STM32F103C8 a Arduino UNO je velmi snadné. Používají se hardwarové sériové porty mikrokontrolérů. Hardwarové sériové piny v STM32 a arduino UNO jsou uvedeny níže.

• V STM32F103C8: Piny PA9 (TX) & PA10 (RX)
• V Arduino Uno: Pin 0 (RX) a 1 (TX)

Programování je také jednoduché, stačí použít Serial.print () k zápisu na RS-485 a Serial.Read () ke čtení z RS-485 a piny DE & RE RS-485 jsou nastaveny na LOW pro příjem dat a HIGH to zapisovat data na sběrnici RS-485.

Požadované komponenty

• STM32F103C8
• Arduino UNO
• Modul převodníku MAX485 TTL na RS485 - (2)
• 10K potenciometr
• Tlačítko - 3
• LED - 3
• Rezistory
• Nepájivá deska
• Připojení vodičů

Kruhový diagram

V tomto tutoriálu se STM32F103C8 používá jako Master s jedním modulem RS-485 a Arduino UNO se používá jako Slave s jiným modulem RS-485.

Zapojení obvodu mezi RS-485 a STM32F103C8 (Master):

RS-485	STM32F103C8
DI	PA9 (TX1)
DE RE	PA3
R0	PA10 (RX1)
VCC	5V
GND	GND
A	Na A slave RS-485
B	Na B slave RS-485

STM32F103C8 se třemi tlačítky:

Tři tlačítka se třemi Pull Down Resistor 10k jsou připojena k pinům PA0, PA1, PA2 na STM32F103C8.

Okruhové připojení mezi RS-485 a Arduino UNO (Slave):

RS-485	Arduino UNO
DI	1 (vysílání)
DE RE	2
R0	0 (RX)
VCC	5V
GND	GND
A	Na A Master RS-485
B	Na B hlavního RS-485

Používají se tři LED, kde jsou anody LED s odporem 330 ohmů připojeny k pinům 4, 7, 8 Arduino UNO a katoda LED je připojena k GND.

Programování STM32F103C8 a Arduino UNO pro sériovou komunikaci RS485

Arduino IDE se používá pro vývoj a programování obou desek, tj. STM32 a Arduino UNO. Ujistěte se však, že jste vybrali odpovídající PORT z Nástroje-> Port a Deska z Nástroje-> Deska. Pokud narazíte na nějaké potíže nebo pochybnosti, stačí prostudovat Programování vašeho STM32 v ARDUINO IDE. Programování pro tento výukový program se skládá ze dvou částí, jedné pro STM32F103C8 (Master) a druhé pro Arduino UNO (Slave). Oba kódy budou vysvětleny jeden po druhém níže.

STM32F103C8 jako Master

Na straně Master se čte stav tlačítka a tyto hodnoty se sériově zapisují na sběrnici RS-485 přes hardwarové sériové porty 1 (PA9, PA10) STM32F103C8. Od této chvíle také není potřeba žádná externí knihovna. Arduino má veškerou knihovnu potřebnou pro sériovou komunikaci.

Zahajte sériovou komunikaci pomocí hardwarových sériových kolíků (PA9, PA10) na buadrate 9600.

Serial1.begin (9600);

Přečtěte si stav tlačítka na pinech PA0, PA1, PA2 na STM32F103C8 a uložte je do proměnné button1val, button2val, button3val. Hodnota je VYSOKÁ, pokud je stisknuto tlačítko a LOW, pokud není stisknuta.

int button1val = digitalRead (button1); int button2val = digitalRead (button2); int button3val = digitalRead (button3);

Před odesláním hodnot tlačítek na sériový port by kolíky DE & RE RS-485 měly být VYSOKÉ, které jsou připojeny ke kolíku PA3 STM32F103C8 (Chcete-li vytvořit kolík PA3 VYSOKÝ):

digitalWrite (enablePin, HIGH);

Dále vložte tyto hodnoty do sériového portu a odešlete hodnoty podle toho, které tlačítko je stisknuto, použijte příkaz if else a po stisknutí tlačítka odešlete odpovídající hodnotu.

Je-li stisknuto první tlačítko, pak se podmínka shoduje a hodnota '1' je odeslána na sériový port, kde je připojeno Arduino UNO.

if (button1val == HIGH) { int num1 = 1; Serial1.println (num1); }

Podobně, když je stisknuto tlačítko 2, hodnota 2 je odeslána přes sériový port a když je stisknuto tlačítko 3, hodnota 3 je odeslána přes sériový port.

else if (button2val == HIGH) { int num2 = 2; Serial1.println (num2); } else if (button3val == HIGH) { int num3 = 3; Serial1.println (num3); }

A když nestisknete žádné tlačítko, hodnota 0 se odešle do Arduino Uno.

else { int num = 0; Serial1.println (num); }

Tím je dokončeno programování pro konfiguraci STM32 jako Master.

Arduino UNO jako otrok

Na straně Slave přijímá Arduino UNO celočíselnou hodnotu, která se odesílá z Master STM32F103C8, který je k dispozici na hardwarovém sériovém portu Arduino UNO (P0, 1), kde je připojen modul RS-485.

Jednoduše načtěte hodnotu a uložte ji do proměnné. V závislosti na přijaté hodnotě se příslušná LED rozsvítí nebo zhasne připojením k Arduino GPIO.

Chcete-li přijímat hodnoty z Masteru, stačí udělat piny DE & RE modulu RS-485 LOW. Takže pin-2 (enablePin) Arduino UNO je nastaven na LOW.

digitalWrite (enablePin, LOW);

Nyní si jen přečtěte celočíselná data dostupná na sériovém portu a uložte je do proměnné.

int receive = Serial.parseInt ();

V závislosti na přijaté hodnotě, tj. (0, 1, 2, 3), se příslušně jedna ze tří LED rozsvítí.

if (receive == 1) // V závislosti na přijaté hodnotě je příslušná LED zapnuta nebo vypnuta { digitalWrite (ledpin1, HIGH); } else if (receive == 2) { digitalWrite (ledpin2, HIGH); } else if (receive == 3) { digitalWrite (ledpin3, HIGH); } else { digitalWrite (ledpin1, LOW); digitalWrite (ledpin2, LOW); digitalWrite (ledpin3, LOW); }

Tím je programování a konfigurace Arduino UNO jako Slave dokončeno. Tímto je také dokončena kompletní konfigurace pro Arduino UNO a STM32. Pracovní video a všechny kódy jsou připojeny na konci tohoto tutoriálu.

Testování komunikace RS485 mezi STM32F103C8 a Arduino UNO:

1. Po stisknutí tlačítka 1, které je připojeno k Master STM32, se rozsvítí LED 1 připojená k Slave Arduino.

2. Po stisknutí tlačítka 2, které se připojilo k Master STM32, se rozsvítí LED 2 připojená k Slave Arduino.

3. Podobně, když je stisknuto tlačítko 3, rozsvítí se LED 3 připojená k Slave Arduino.

Tím je ukončena sériová komunikace RS485 mezi STM32F103C8 a Arduino UNO. Desky Arduino UNO a STM32 jsou široce používané desky pro rychlé prototypování a na těchto deskách jsme provedli mnoho užitečných projektů. Pokud zjistíte jakékoli pochybnosti nebo máte nějaké návrhy, napište nám a komentujte níže.