STM32CUBUMX配置RS485(中断接收)--保姆级教程

news2025/1/10 17:36:09

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⏩ 大家好哇！我是小光，嵌入式爱好者，一个想要成为系统架构师的大三学生。
⏩最近在开发一个STM32H723ZGT6的板子，使用STM32CUBEMX做了很多驱动，包括ADC、UART、RS485、EEPROM(IIC)、FLASH(SPI)等等。
⏩本篇文章对STM32CUBEMX配置RS485做一个详细的使用教程。
⏩感谢你的阅读，不对的地方欢迎指正。
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一.RS485工作原理

简介

RS-485是美国电子工业协会（EIA）在1983年批准了一个新的平衡传输标准（balanced transmission standard），EIA一开始将RS（Recommended Standard）做为标准的前缀，不过后来为了便于识别标准的来源，已将RS改为EIA/TIA。目前标准名称为TIA-485，但工程师及应用指南仍继续使用RS-485来称呼此标准。

RS-485仅是一个电气标准，描述了接口的物理层，像协议、时序、串行或并行数据以及链路全部由设计者或更高层协议定义。 RS-485定义的是使用平衡（也称作差分）多点传输线的驱动器（driver）和接收器（receiver）的电气特性。

关键特性

差分传输增加噪声抗扰度，减少噪声辐射
长距离链路，最长可达4000英尺（约1219米）
数据速率高达10Mbps（40英寸内，约12.2米）
同一总线可以连接多个驱动器和接收器
宽共模范围允许驱动器和接收器之间存在地电位差异，允许最大共模电压-7-12V

信号电平

RS-485能够进行远距离传输主要得益于使用差分信号进行传输，当有噪声干扰时仍可以使用线路上两者差值进行判断，使传输数据不受噪声干扰。
在这里插入图片描述
RS-485差分线路包括以下2个信号：

  • A：非反向（non-inverting）
  • 信号 B：反向（inverting）信号

也可能会有第3个信号，为了平衡线路正常动作要求所有平衡线路上有一个共同参考点，称为SC或者G。该信号可以限制接收端收到的共模信号，收发器会以此信号作为基准值来测量AB线路上的电压。RS-485标准中提到：

  • 若是MARK（逻辑1），线路B信号电压比线路A高
  • 若是SPACE（逻辑0），线路A信号电压比线路B高

注：不同的IC使用的信号标示方式不同，不过EIA的标准中只使用A和B的名称。数据为1时，信号B会比信号A要高。不过因为标准其中也提到信号A是“非反向信号”，信号B是“反向信号”。因此信号A、B的定义就更容易混淆了，许多组件制造商（错误的）依循了这个A/B的命名原则，所以具体定义需要实际参考设计厂家芯片手册。
为了不引起分歧，一种常用的命名方式是：

  • TX+ / RX+ 或D+来代替B（信号1时为高电平）
  • TX- / RX- 或D-来代替A（信号0时为低电平）

下图列出在RS-485利用“异步开始-停止”方式发送一个字符（0xD3，最低比特先发送）时，U+端子及 U−端子上的电压变化。
在这里插入图片描述
更多原理讲解可以看看参考

实验环境

软件环境

STM32CUBEMX -6.9.0
KEIL 5.38

硬件环境

串口转485电路
在这里插入图片描述
串口/RS485转USB转换器（方便调试）与串口转485接线：

  • A - A
  • B - B
  • VCC - 5V
  • GND - GND

STM32H723ZGT6开发板与串口转485接线：

  • PB6 - RXD
  • PB7 - TXD
  • PB5 - 485T/R

MX配置

板子、时钟、调试之类的配置就不说了，具体可以看看这篇：
STM32CUBEMX配置ADC(多通道轮询)(STM32H7)–保姆级教程
这里只说一下RS485的具体配置
在这里插入图片描述
1.配置USART1作为我们连接RS485的接口
在这里插入图片描述
2.配置PB5为我们RS485收发的控制引脚
在这里插入图片描述
3.打开串口中断，并配置优先级

驱动编写

usart.h
加入接收缓冲区

/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define USART1_RXBUFFERSIZE 1 //每次接收1个数据进入一次中断
#define USART1_REC_LEN 200  	 //定义最大接收字节数 200

#define RS485DIR_TX HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);//定义我们的控制引脚为发送状态
#define RS485DIR_RX HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);//定义我们的控制引脚为接收状态
/* USER CODE END Private defines */

usart.c

/* USER CODE BEGIN 0 */
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
extern unsigned char USART1_aRxBuffer[USART1_RXBUFFERSIZE];//HAL库使用的串口接收缓冲
extern unsigned char USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
/* USER CODE END 0 */

在这里插入图片描述
在初始化中加入：

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (unsigned char *)USART1_aRxBuffer, USART1_RXBUFFERSIZE);//此处为添加的

这是为了将接收到的数据放到我们的数组中，USART1_aRxBuffer：存入的数组， USART1_RXBUFFERSIZE：一次存入的大小

stm32h7xx_it.c
编写中断和回调函数：

unsigned short USART1_RX_STA = 0;       //接收状态标记	
unsigned char USART1_aRxBuffer[USART1_RXBUFFERSIZE];//HAL库使用的串口接收缓冲
unsigned char USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
	unsigned int timeout=0;
  unsigned int maxDelay=0x1FFFF;
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
	timeout=0;
  while (HAL_UART_GetState(&huart1)!=HAL_UART_STATE_READY)//等待就绪
  {
		timeout++;//超时处理
		if(timeout>maxDelay) break;		
  }
  timeout=0;
  while(HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(unsigned char *)USART1_aRxBuffer, USART1_RXBUFFERSIZE)!=HAL_OK)//一次处理完成之后，重新开启中断并设置RxXferCount为1
  {
    timeout++; //超时处理
		if(timeout>maxDelay) break;	
  }
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	if(huart->Instance==USART1)//如果是串口1
	{
		if((USART1_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
		{
			if(USART1_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
			{
				if(USART1_aRxBuffer[0]!=0x0a)USART1_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
				else USART1_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
			}
			else //还没收到0X0D
			{	
				if(USART1_aRxBuffer[0]==0x0d)USART1_RX_STA|=0x4000;
				else
				{
					USART1_RX_BUF[USART1_RX_STA&0X3FFF]=USART1_aRxBuffer[0] ;
					USART1_RX_STA++;
					if(USART1_RX_STA>(USART1_REC_LEN-1))USART1_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
				}		 
			}
		}
	}
}

main.c
编写测试代码：

//RS485串口
extern unsigned short USART1_RX_STA;       //接收状态标记	
extern unsigned char USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN];//接收字符串缓冲区
extern unsigned char USART1_aRxBuffer[USART1_RXBUFFERSIZE];//HAL库使用的串口接收缓冲
while(1)
{
		if(USART1_RX_STA&0x8000)
		{					   
			len=USART1_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			RS485DIR_TX;//拉高PB5，更改RS485模式为发送
			HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)message,sizeof(message),1000);	//发送提示信息
			while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC)!=SET);		//等待发送结束
			HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)USART1_RX_BUF,len,1000);	//发送接收到的数据
			while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC)!=SET);		//等待发送结束
			RS485DIR_RX;//拉低PB5，更改RS485模式为接收
			USART1_RX_STA=0;
			if(USART1_RX_BUF[0] == '1') 
				HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_10);
		}
}

调试结果

在这里插入图片描述
这里就简单实现了一个发什么收什么，然后再把收到的数据发回来的实验，代码的编写和普通的串口没有什么区别，只是多了一个串口转485的模块，一般的USB转串口是用不了的，得用USB转串口/485才行。

参考

RS485-详解

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