Komunikacja szeregowa RS485 między arduino uno i arduino nano

Wybór protokołu komunikacyjnego do komunikacji między mikrokontrolerami a urządzeniami peryferyjnymi jest ważną częścią systemu wbudowanego. Jest to ważne, ponieważ ogólna wydajność każdej aplikacji wbudowanej zależy od środków komunikacji, ponieważ wiąże się z redukcją kosztów, szybszym przesyłaniem danych, zasięgiem na duże odległości itp.

W poprzednich tutorialach poznaliśmy protokół komunikacyjny I2C oraz protokoły komunikacyjne SPI w Arduino. Teraz istnieje inny protokół komunikacji szeregowej o nazwie RS-485. Protokół ten wykorzystuje asynchroniczną komunikację szeregową. Główną zaletą RS-485 jest transfer danych na duże odległości między dwoma urządzeniami. I są one najczęściej używane w środowisku przemysłowym, w którym występuje szum elektryczny.

W tym samouczku dowiemy się o komunikacji szeregowej RS-485 między dwoma Arduino, a następnie zademonstrujemy to, kontrolując jasność diody LED podłączonej do Slave Arduino z poziomu Master Arduino, wysyłając wartości ADC przez moduł RS-485. Potencjometr 10k służy do zmiany wartości ADC w Master Arduino.

Zacznijmy od zrozumienia działania komunikacji szeregowej RS-485.

Protokół komunikacji szeregowej RS-485

RS-485 to asynchroniczny protokół komunikacji szeregowej, który nie wymaga impulsu zegarowego. Wykorzystuje technikę zwaną sygnałem różnicowym do przesyłania danych binarnych z jednego urządzenia do drugiego.

Czym więc jest ta metoda różnicowego przesyłania sygnału?

Metoda sygnału różnicowego polega na tworzeniu napięcia różnicowego przy użyciu dodatniego i ujemnego 5V. Zapewnia komunikację w trybie półdupleksu przy użyciu dwóch przewodów, a pełny dupleks wymaga 4 czterech przewodów.

Korzystając z tej metody

• RS-485 obsługuje większą szybkość przesyłania danych, maksymalnie 30 Mb / s.
• Zapewnia również maksymalną odległość przesyłania danych w porównaniu z protokołem RS-232. Przesyła dane na maksymalnie 1200 metrów.
• Główną zaletą RS-485 nad RS-232 jest wiele urządzeń podrzędnych z jednym urządzeniem nadrzędnym, podczas gdy RS-232 obsługuje tylko jedno urządzenie podrzędne.
• Może mieć maksymalnie 32 urządzenia podłączone do protokołu RS-485.
• Kolejną zaletą RS-485 jest to, że jest odporny na zakłócenia, ponieważ wykorzystują one metodę sygnału różnicowego do przesyłania.
• RS-485 jest szybszy w porównaniu z protokołem I2C.

RS-485 w Arduino

Do wykorzystania RS-485 w Arduino potrzebny jest moduł o nazwie 5V MAX485 TTL na RS485 oparty na układzie Maxim MAX485 IC, który umożliwia komunikację szeregową na duże odległości 1200 metrów i jest dwukierunkowy. W trybie półdupleksu ma szybkość transmisji danych 2,5 Mb / s.

Moduł 5V MAX485 TTL na RS485 wymaga napięcia 5V i wykorzystuje poziomy logiczne 5V, dzięki czemu można go połączyć ze sprzętowymi portami szeregowymi mikrokontrolerów, takich jak Arduino.

Posiada następujące cechy:

• Napięcie robocze: 5 V.
• Wbudowany układ MAX485
• Niski pobór mocy do komunikacji RS485
• Transceiver o ograniczonej szybkości narastania
• Zacisk 2P o rastrze 5,08 mm
• Wygodne okablowanie komunikacyjne RS-485
• Wszystkie wyprowadzone piny chipa mogą być kontrolowane przez mikrokontroler
• Rozmiar płytki: 44 x 14 mm

Pin-Out RS-485:

Nazwa pinu	Posługiwać się
VCC	5V
ZA	Nieodwracające wejście odbiornika Wyjście sterownika nieodwracającego
b	Odwracanie sygnału wejściowego odbiornika Odwracanie wyjścia sterownika
GND	GND (0 V)
R0	Wyjście odbiornika (pin RX)
RE	Wyjście odbiornika (LOW-Enable)
DE	Wyjście sterownika (WYSOKI-włączony)
DI	Wejście sterownika (pin TX)

Ten moduł RS-485 można łatwo połączyć z Arduino. Skorzystajmy ze sprzętowych portów szeregowych Arduino 0 (RX) i 1 (TX) (w UNO, NANO). Programowanie jest również proste, wystarczy użyć Serial.print () do zapisu na RS-485 i Serial.Read () do odczytu z RS-485.

Część programowania zostanie szczegółowo wyjaśniona później, ale najpierw sprawdź wymagane komponenty i schemat połączeń.

Wymagane składniki

• Arduino UNO lub Arduino NANO (2)
• Moduł konwertera MAX485 TTL na RS485 - (2)
• Potencjometr 10 K.
• Wyświetlacz LCD 16x2
• DOPROWADZIŁO
• Płytka prototypowa
• Podłączanie przewodów

W tym samouczku Arduino Uno jest używane jako Master, a Arduino Nano jest używane jako Slave. Używane są tutaj dwie płyty Arduino, więc wymagane są dwa moduły RS-485.

Schemat obwodu

Połączenie obwodu między pierwszym RS-485 a Arduino UNO (Master):

RS-485	Arduino UNO
DI	1 (TX)
DE RE	8
R0	0 (RX)
VCC	5V
GND	GND
ZA	Do A Slave RS-485
b	Do B złącza Slave RS-485

Połączenie między drugim RS-485 a Arduino Nano (Slave):

RS-485	Arduino UNO
DI	D1 (TX)
DE RE	D8
R0	D0 (RX)
VCC	5V
GND	GND
ZA	Do A Master RS-485
b	Do B Master RS-485

Połączenie obwodu między wyświetlaczem LCD 16x2 i Arduino Nano:

Wyświetlacz LCD 16x2	Arduino Nano
VSS	GND
VDD	+ 5V
V0	Do środkowego kołka potencjometru do kontroli kontrastu wyświetlacza LCD
RS	D2
RW	GND
mi	D3
D4	D4
D5	D5
D6	D6
D7	D7
ZA	+ 5V
K.	GND

Potencjometr 10K jest podłączony do pinu analogowego A0 Arduino UNO w celu zapewnienia wejścia analogowego, a dioda LED jest podłączona do pinu D10 Arduino Nano.

Programowanie Arduino UNO i Arduino Nano do komunikacji szeregowej RS485

Do programowania obu płyt wykorzystywane jest środowisko Arduino IDE. Ale upewnij się, że wybrałeś odpowiedni PORT z Tools-> Port and Board z Tools-> Board.

Kompletny kod z filmem demonstracyjnym znajduje się na końcu tego samouczka. Tutaj wyjaśniamy ważną część kodu. W tym samouczku znajdują się dwa programy, jeden dla Arduino UNO (Master), a drugi dla Arduino Nano (Slave).

Objaśnienie kodu dla Master: Arduino UNO

Po stronie Master, po prostu weź wejście analogowe na pinie A0, zmieniając potencjometr, a następnie Serial Zapisz te wartości na magistrali RS-485 przez sprzętowe porty szeregowe (0,1) Arduino UNO.

Aby rozpocząć komunikację szeregową w sprzętowych pinach szeregowych (0,1), użyj:

Serial.begin (9600);

Aby odczytać wartości analogowe na pinie A0 Arduino UNO i zapisać je w zmiennej potval użyj:

int potval = analogRead (pushval);

Przed zapisaniem wartości potval do portu szeregowego, piny DE i RE RS-485 powinny być WYSOKIE, które są podłączone do pinu 8 Arduino UNO, aby pin 8 był WYSOKI:

digitalWrite (enablePin, HIGH);

Następnie, aby umieścić te wartości w porcie szeregowym podłączonym do modułu RS-485, użyj poniższej instrukcji

Serial.println (potval);

Objaśnienie kodu dla Slave: Arduino NANO

Po stronie Slave wartość całkowita jest odbierana z Master RS-485, który jest dostępny w sprzętowym porcie szeregowym Arduino Nano (piny -0,1). Po prostu przeczytaj te wartości i zapisz w zmiennej. Wartości mają postać (0–1023). Jest więc konwertowany na (0-255), ponieważ technika PWM jest używana do sterowania jasnością diod LED.

Następnie AnalogWrite przekonwertowaną wartość na pin D10 LED (jest to pin PWM). Zatem w zależności od wartości PWM jasność diody LED zmienia się i wyświetla te wartości również na wyświetlaczu LCD 16x2.

Aby RS-485 Slave Arduino otrzymywał wartości z Mastera, wystarczy ustawić piny DE i RE RS-485 w stan LOW. Więc pin D8 (enablePin) Arduino NANO jest NISKI.

digitalWrite (enablePin, LOW);

I czytać dane całkowite dostępne w porcie szeregowym i przechowywać je w zmiennej użyciu

int pwmval = Serial.parseInt ();

Następnie zamień wartość z (0-1023 na 0-255) i zapisz je w zmiennej:

int convert = map (pwmval, 0,1023,0,255);

Następnie wpisz wartość analogową (PWM) do pinu D10, do którego podłączona jest anoda LED:

analogWrite (ledpin, konwertuj);

Aby wydrukować te wartości PWM na wyświetlaczu LCD 16x2 użyj

lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("PWM OD MASTER"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print (konwertować);

Sterowanie jasnością diod LED za pomocą komunikacji szeregowej RS485

Gdy wartość PWM jest ustawiona na 0 za pomocą potencjometru, dioda LED jest wyłączona.

A gdy wartość PWM jest ustawiona na 251 za pomocą potencjometru: Dioda LED jest włączona z pełną jasnością, jak pokazano na poniższym obrazku:

Tak więc RS485 można wykorzystać do komunikacji szeregowej w Arduino.