文档介绍：在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域,通常情况下是采用串口通信的方式进行数据交换。最初采用的方式是RS232接口,由于工业现场比较复杂,各种电气设备会在环境中产生比较多的电磁干扰,会导致信号传输错误。除此之外,RS232接口只能实现点对点通信,不具备联网功能,最大传输距离也只能达到几十米,不能满足远距离通信要求。而RS485则解决了这些问题,数据信号采用差分传输方式,可以有效的解决共模干扰问题,最大距离可以到1200米,并且允许多个收发设备接到同一条总线上。随着工业应用通信越来越多,1979年施耐德电气制定了一个用于工业现场的总线协议Modbus协议,现在工业中使用RS485通信场合很多都采用Modbus协议,本节课我们要讲解一下RS485通信和Modbus协议。单单使用一块KST-51开发板是不能够进行RS485实验的,应很多同学的要求,把这节课作为扩展课程讲一下,如果要做本课相关实验,需要自行购买USB转485通信模块。 RS485通信实际上在RS485之前RS232就已经诞生,但是RS232有几处不足的地方:1、接口的信号电平值较高,达到十几V,容易损坏接口电路的芯片,而且和TTL电平不兼容,因此和单片机电路接起来的话必须加转换电路。2、传输速率有局限,不可以过高,一般到几十Kb/s就到极限了。3、接口使用信号线和GND与其他设备形成共地模式的通信,这种共地模式传输容易产生干扰,并且抗干扰性能也比较弱。4、传输距离有限,最多只能通信几十米。5、通信的时候只能两点之间进行通信,不能够实现多机联网通信。针对RS232接口的不足,就不断出现了一些新的接口标准,RS485就是其中之一,他具备以下的特点:1、我们在讲A/D的时候,讲过差分信号输入的概念,同时也介绍了差分输入的好处,最大的优势是可以抑制共模干扰。尤其工业现场的环境比较复杂,干扰比较多,所以通信如果采用的是差分方式,就可以有效的抑制共模干扰。而RS485就是一种差分通信方式,它的通信线路是两根,通常用A和B或者D+和D-来表示。逻辑“1”以两线之间的电压差为+(~6)V表示,逻辑“0”以两线间的电压差为-(~6)V来表示,是一种典型的差分通信。2、RS485通信速度快,最大传输速度可以达到10Mb/s以上。3、RS485内部的物理结构,采用的是平衡驱动器和差分接收器的组合,抗干扰能力也大大增加。4、传输距离最远可以达到1200米左右,但是他的传输速率和传输距离是成反比的,只有在100Kb/s以下的传输速度,才能达到最大的通信距离,如果需要传输更远距离可以使用中继。5、可以在总线上进行联网实现多机通信,总线上允许挂多个收发器,从现有的RS485芯片来看,有可以挂32、64、128、256等不同个设备的驱动器。RS485的接口非常简单,和RS232所使用的MAX232是类似的,只需要一个RS485转换器,就可以直接和我们单片机的UART串行接口连接起来,并且完全使用的是和UART一致的异步串行通信协议。但是由于RS485是差分通信,因此接收数据和发送数据是不能同时进行的,也就是说它是一种半双工通信。那我们如何判断什么时候发送,什么时候接收呢?RS485类的芯片很多,这节课我们以MAX485为例讲解RS485通信,如图18-1所示。图18-1MAX485硬件接口MAX485是美信(Maxim)推出的一款常用RS485转换器。其中5脚和8脚是电源引脚,6脚和7脚就是485通信中的A和B两个引脚,而1脚和4脚分别接到我们单片机的RXD和TXD引脚上,直接使用单片机UART进行数据接收和发送。而2脚和3脚就是方向引脚了,其中2脚是低电平使能接收器,3脚是高电平使能输出驱动器。我们把这两个引脚连到一起,平时不发送数据的时候,保持这两个引脚是低电平,让MAX485处于接收状态,当需要发送数据的时候,把这个引脚拉高,发送数据,发送完毕后再拉低这个引脚就可以了。为了提高RS485的抗干扰性能,需要在靠近MAX485的A和B引脚之间并接一个电阻,这个电阻阻值从100欧到1K都可以。在这里我们还要介绍一下如何使用KST-51单片机开发板进行外围扩展实验。我们的开发板只能把基本的功能给同学们做出来提供实验练习,但是同学们学习的脚步不应该停留在这个实验板上。如果想进行更多的实验,就可以通过单片机开发板的扩展接口进行扩展实验。大家可以看到蓝绿色的单片机座周围有32个插针,这32个插针就是把单片机的32个IO引脚全部都引出来了。在原理图上体现出来的就是我们的J4、J5、J6、J7这4个器件,如图18-2所示。图18-2 单片机扩展接口这32个IO口不是所有的IO口都可以用来对外扩展,其中既作为数据输出,又可以作为数据输入的引脚是不可以用的,、、,这