Модуль преобразователя интерфейсов UART TTL – RS-485

• Обзор
• Технические характеристики
• Подключение к Arduino
• Подключение Arduino к компьютеру по RS485
• Соединение двух плат Arduino по RS485
• Часто задаваемые вопросы

Обзор интерфейса связи RS485

RS485 – это стандарт проводной связи, обычно переменяется для соединение в сеть различного промышленного оборудования. Для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов. Стандарт RS485 позволяет соединять устройства на расстоянии до 1,2км и подключать до 32 устройств к одной шине. При этом в системе одно устройство является ведущим (master), а остальные устройства ведомые (slave).

Существует большое количество различных типов приемопередатчиков (драйверов) RS-485. Приемопередатчики на основе микросхемы MAX485 (рисунок 1) преобразует сигналы TTL в стандарт RS485 и обратно и используются для подключения устройств на основе Arduino к шине RS485. 

Рисунок 1. Модуль TTL – RS485 для Arduino.

Технические характеристики

Назначение контактов 

Выводы модуля A и B, являются выводами линии передачи данных, при этом все модули на линии соединяются одноименными выводами.

Подключение модуля к плате Arduino 

Схема подключения модуля к плате Arduino показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Подключение модуля TTL – RS485 к плате Arduino. 

Если соединить вход DE со входом RE и подключить их к цифровому выводу Arduino, то подав на него сигнал HIGH модуль будет работать только на передачу, а подав сигнал LOW, только на приём. Для связи Arduino с модулем TTL – RS485 будем использовать программный Serial на контактах 3 и 2.

Подключение Arduino к компьютеру по RS485

Соединим наше устройство (Arduino + модуль TTL – RS485) к компьютеру по шине RS485. Для этого со стороны компьютера потребуется адаптер USB - RS485 (рисунок 3), компьютер видит его как COM-порт.

Рисунок 3. Модуль USB – RS485.

Arduino будем использовать как slave-устройство. При получении команды от компьютера, если первый байт (адрес) равен символу "1", Arduino переходит в режим передачи и отправляет ответ – "OK". Затем Arduino переходит в режим приема.

Arduino-скетч получения данных с компьютера показан в листинге 1.

 Листинг 1
 // подключение библиотеки
 #include <SoftwareSerial.h>
 // создание экземпляра
 // на RX-3, TX-2
 SoftwareSerial RS485Serial(3, 2);
 // пин подключения выводов RE и DE
 // конвертирующего модуля (выбор передача/получение)
 const int PIN_DIR = 6;
 unsigned long millis1,millis2;
 // получаемые данные
 String inputData0 = "";    
 // признак конца передачи
 boolean dataComplete0 = false;
  
 void setup(){
 pinMode(PIN_DIR,OUTPUT);   
 // в режим приемника
 digitalWrite(PIN_DIR, LOW);   
 // запуск последовательного порта
 Serial.begin(9600);
 // запуск SoftwareSerial
 RS485Serial.begin(9600);
 }
 void loop() {
 dataRS485Event0();
 if (dataComplete0) {
     Serial.print(0);   
     if(inputData0.charAt(0) == '1' ) {
        // в режим передачи данных
        digitalWrite(PIN_DIR, HIGH);   
        delay(10);
        RS485Serial.print("OK");
        delay(10);
        // в режим получения данных
        digitalWrite(PIN_DIR, LOW);   
     }
     inputData0 = "";
     dataComplete0 = false;
    }   
 } 
 // получение данных
 void dataRS485Event0() {
 if (RS485Serial.available() > 0) {
     // получить байт 
     char c = (char)RS485Serial.read(); 
     // добавить в строку 
     inputData0 += c;
     // конец передачи
     if (с == '*') {
       dataComplete0 = true;
    }
 }
 } 

Установим на компьютеру программу терминал com-порта, например ComPortToolkit и попробуем отправлять команды на Arduino. Если первый байт (адрес) – "1", arduino посылает ответ "OK" (см. рис. 4).

Рисунок 4. Отправка-получение данных между компьютером и Arduino по RS485.

Рисунок 5. Схема в сборе.

Соединение двух плат Arduino по RS485

Теперь соединим 2 платы Arduino по RS485. Первая плата Arduino по нажатии кнопки отправляет данные для переключения состояния светодиода, подключенного ко второй плате Arduino.

Нам потребуются следующие компоненты:

Схема соединения представлена на рисунке 6. Соединение приемопередатчиков обязательно по витой паре. 

Рисунок 6. Схема соединений двух плат Arduino по протоколу RS485.

Скетч для первой платы представлен в листинге 2.

 Листинг 2
 // подключение библиотеки SoftwareSerial
 #include <SoftwareSerial.h>
 // создание экземпляра SoftwareSerial
 // на RX-7, TX-6
 SoftwareSerial RS485Serial(7, 6);
 // пин Arduino, к которому подключены выводы RE и DE
 // конвертирующего модуля (выбор передача/получение)
 const int PIN_DIR = 10;
 // Контакт 2 для подключения кнопки
 const int BTN=12;             
 // предыдущее состояние кнопки
 boolean prevBTN = 0;       
 // текущее состояние кнопки
 boolean curBTN = 0;    
 // состояние светодиода
 boolean ledOn = false;    
     
 void setup(){
 pinMode(PIN_DIR,OUTPUT);   
 // в режим передатчика
 digitalWrite(PIN_TX_RX, HIGH);   
 // запуск последовательного порта
 Serial.begin(9600);
 // запуск SoftwareSerial
 RS485Serial.begin(9600);
 } 

 void loop() {
 curBTN = debounce(prevBTN);
 if (prevBTN == LOW && curBTN == HIGH) // при нажатии
     {
     // изменить значение состояния светодиода
     ledOn = !ledOn;  
     if(ledOn)
        RS485Serial.println("1=1");
     else
        RS485Serial.println("1=0");
     }
     }
 prevBTN = curBTN;
 }
 // сглаживание дребезга
 boolean debounce(boolean prev) {
 boolean cur = digitalRead(BTN);  
 if (prev != cur)                    
     {// ждем 5мс
     delay(5);                             
     cur = digitalRead(BTN);        
     return cur;                       
     }
 } 

Вторая плата Arduino получает строку данных, анализирует их и устанавливает состояние светодиода. Скетч для второй платы представлен в листинге 3.

 Листинг 3. 

 // подключение библиотеки SoftwareSerial
 #include <SoftwareSerial.h>
 // создание экземпляра SoftwareSerial
 // на RX-7, TX-6
 SoftwareSerial RS485Serial(7, 6);
 // пин Arduino, к которому подключены выводы RE и DE
 // конвертирующего модуля (выбор передача/получение)
 const int PIN_DIR = 10;
 unsigned long millis1,millis2;
 // получаемые данные
 String inputData0 = "";    
 // признак конца передачи
 boolean dataComplete0 = false;
 // Контакт подключения светодиода
 const int LED=12;             
 // статус светодиода
 int stLed=0;
  
 void setup(){
 pinMode(PIN_DIR,OUTPUT);   
 // в режим получения данных
 digitalWrite(PIN_DIR, LOW);   
 // запуск последовательного порта
 Serial.begin(9600);
 // запуск SoftwareSerial
 RS485Serial.begin(9600);
 }

 void loop() {
 dataRS485Event0(); 
 if (dataComplete0) {
     Serial.print(inputData0);   
     if(inputData0.charAt(0) == '1' && inputData0.charAt(1) == '=') {
       if(inputData0.charAt(2) == '0')
         stLed=0;
     else
         stLed=1;
       digitalWrite(LED,stLled);
     }
     inputData0 = "";
     dataComplete0 = false;
    }   
 }
  
 // получение данных
 void dataRS485Event0() {
 if (RS485Serial.available() > 0) {
     // получить байт
     char c = (char)RS485Serial.read();
     // добавить в строку
     inputData0 += c;
     // конец передачи
     if (с == '*') {
       dataComplete0 = true;
     }
 }
 } 

Загружаем скетчи на платы и проверяем работоспособность.

Рисунок 7. Схема в сборе.

Часто задаваемые вопросы

1. Нет связи между платами Arduino.