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.