【通信专栏】四：485通信详解

通俗易懂，看这篇就够了！
在了解485通信之前，需要先了解几个概念，以免一会儿晕头转向。我们在
【通信专栏】一：STM32串口通信（usart）
这篇文章中介绍了一点关于通信分类的内容：

串行通信与并行通信

串行通信是指一比特一比特的收发数据，相对于并行通信可一次性收发N比特而言。所以串行或者并行通信都是一种概念，是理论层面的。

并行接口：

串行接口：串行接口必须的为GND,RXD,TXD三条线，其余几条作为握手用，可有可无。

串行接口

串口，全称"串行接口"，也称串行通信接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的扩展接口，乃是物理层面的，常见的有一般电脑应用的RS-232（使用 25 针或 9 针连接器）和工业电脑应用的半双工RS-485与全双工RS-422。

所以我们今天介绍的485通信是一种通信接口，而其软件的通信协议和一般usart通信无二。

串口通信

串口通信是一种通信手段，是相对于以太网方式、红外方式、蓝牙方式、usb方式（usb广义也算串行通信）等而言，是一种比较低级的通信手段。

串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。而这些我们熟悉的，便是串口通信协议了。如下图便是异步串口通信协议图：

当然，串口通信和串行通信对于非专业性人员是一样的，只是理科男非常迷而想搞清楚一些而已。

那我们前面学的USART通信，I2C通信,SPI通信又是什么呢？

拿usart来说：USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块，该接口是一个高度灵活的串行通信设备。所以USART通信，I2C通信,SPI通信都是基于串行通信的理论而研发出的实际串行通信应用，所谓的I2C通信协议只是对该应用的规范。

RS232通信与RS485通信硬件

RS232是一种异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现，如下所示：

RS232接口缺陷：

接口的信号电平值较高（+/-12V)，易损坏接口电路的芯片。
传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。
接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。
RS232不能实现多机通信，能实现点对点通讯。

虽然有以上缺陷，但RS232接口在计算机等设备上很常见，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。

485（一般称作RS485/EIA-485）是隶属于OSI模型物理层的电气特性规定为2线，半双工，多点通信的标准。

RS485特点：

1.接口电平低，不易损坏芯片。

2.传输速率高，10 米时， RS485 的数据最高传输速率可达 35Mbps，在 1200m 时，传输速度可达 100Kbps。

3.抗干扰能力强，RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

4.传输距离远，支持节点多， RS485 总线最长可以传输 1200m 以上（速率≤100Kbps）一般最大支持 32 个节点，如果使用特制的 485 芯片，可以达到 128 个或者 256 个节点，最大的可以支持到 400 个节点。

注意事项：
1：485推荐使用在线型，总线型网络，而不能是星型，环形网络（牵扯到信号反射，造成干扰）。

2：传输距离比较远的情况下RS485需要2个终端匹配电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗120欧姆。（485通讯硬件设计注意事项比较多，稍有不慎就可能对通信造成很大的干扰，要多查资料）

3：具体使用的时候，使用相应的485芯片作为收发器，比如SP3485,max485等

图中A、B总线接口，用于连接485总线。RO是接收输出端，DI是发送数据收入端，RE是接收使能信号（低电平有效），DE是发送使能信号（高电平有效）。
4：RS485通信解决了RS232通信距离短的问题，但485主要是以一种差分信号进行传输，只需要两根线，+,-两根线，或者也叫A，B两根线。A，B两根线的差分电平信号就是作为数据信号传输。那么就没有RX和TX的概念了，进而发送和接收就不能分开了。发送和接收都是靠这两根的来传输，也就是每次只能作发送或者只能作接收，这就是半双工的概念了，这在效率上就比232弱很多了。

RS485通信过程与实现方法

说了这么多，我们大概也对RS485是个什么东西有了大体的了解，那通信过程是如何进行的呢？我们前面说了，RS485是一种串行接口，它实际运用的还是串行通信协议，和USART无二。

所以在实际编程中，我们需要用到STM32单片机的usart2。

除了PA3,PA2外，我们还额外定义了一个引脚PA1：

如注释所说，用途为485模式控制：

485通信为半双工，所以我们在发送或接收数据前，都需要先行设置485通信的方向，而方向的设置就是通过485通信模块上的

RE：接收使能信号（低电平有效）
DE：发送使能信号（高电平有效）

两个使能信号线，我们将RE和DE连接在一起后与PA1连在一起，当PA1置高时，发送使能；当PA1置低时，接收使能；

待我们usart2配置好后，开启串口接收中断，便可以正常接收数据了，串口中断函数如下：

程序非常简单，实现的功能便是将串口中断接收到的字符存到字符串RS485_RX_BUF[]中。

通过RS485发送字符串：

该函数在库函数USART_SendData();的基础上稍加组合，便可实现字符串的发送。

通过RS485接收字符串：

我们知道，USART通信每接收到一个字符便跳进一次中断，即为一个字一个字的接收。上图函数实现了待所有字符接收完毕，将接收数组内的字符全部取出到另一数组内的操作，意义就是使逻辑更为明了。

RS485通信如何实现多机通信

到此我们便将原子哥的程序分析完了，但上述程序好像只能实现一对一的数据传输，如何发挥RS485通信的强大，实现多机通信呢？像上篇文章
【通信专栏】STM32单片机/SPI通信
结尾，我们提到与从机通信都需要地址和命令码，而且SPI通信时我们可以拉低片选信号来选中某一从机设备。但当运用RS485通信时，主机与从机地址是如何确定的呢？主机(或从机)的数据传输对象是如何确定的呢？

RS485总线是一种常规的通信总线，它不能够做总线的自动仲裁，也就是不能够同时发送数据以避免总线竞争，所以整个系统的通信效率必然较低，数据冗余量较大，对于速度要求高的应用场所不适应用RS485总线。

也就是说，在主机（后者从机）发送数据时，总线上的所有设备都可以接收到，唯一的区别是设备会不会对该数据做出反应。

那如何规定该设备应不应该反应呢？这里需要用到一个modbus协议。