怎样在两个或更多Arduino板之间创建长距离串行通信

我们知道Arduino有几条用于快速数据传输的内置总线。例如，显示器通常使用SPI总线。通常通过I2C总线连接各种传感器。还有流行的UART，它通常与USB接口一起使用以与计算机交换数据。但所有这些方法都有一个严重的缺点：它们不能在远距离工作。

想象一下我们需要从房屋顶部的传感器收集数据的情况，并且取决于传感器证词，在我们的地下室切换继电器。我们怎样才能成功呢？我们肯定需要一个强大的抗噪声接口 - 可以使用多年的接口。 RS-485模块可以顺利完成这项工作。

在本文中，我们将使用长电缆和RS-485接口连接两个Arduino电路板。

什么是RS-485？

RS-485是一个串行接口，是RS232的前身。这个模块因为在RS232接口上运行的旧计算机的COM端口而声名鹊起。

RS-485模块。

RS-485模块的最大范围是1200米，这意味着我们可以将信号扩展到1.2km。如果线路上有特殊放大器，它可以进一步扩展。这种长导线的传输速度约为60 kb/s，这是传输传感器数据的相对较好的速度。

RS-485电缆使用双绞线。该电缆仍用于以太网线路，使其易于使用。要在距离超过500米的地方传输数据，您需要一根屏蔽双绞线。 32个设备可以连接到一根电缆，但同时只有一个设备可以传输数据。

所需的硬件

2 x Arduino

2 x RS-485模块

面包板

部分电线

所有必需的硬件。

使用RS-485连接两个Arduinos的原理图

为了通过RS-485接口连接两个Arduino板，我们需要一个特殊的模块。通常，此类模块使用流行的MAX485芯片。

项目原理图。

长度为几米的电缆连接。

注意：在上图中，电线A和B是直的。如果距离很小，这就足够了。如果电缆连接长度为几米，则必须使用双绞线！

RS-485的接收器和发送器程序

正如我们已经注意到的，如果有多个设备连接到该线路，则一次只能有一个设备传输数据。我们需要以某种方式通知所有其他设备我们已准备好传输，并且它们必须保持沉默并倾听。这可以在联系人 DE 和 RE 的帮助下完成。

让我们编写两个程序。每隔500毫秒播放一次“ping”文本。另一个将收听广播，并在收到文本“ping”时，闪烁LED＃13。

发射器程序

#define SerialTxControl 2 // contact # 2 will switch receiver / transmitter mode

#define RS485Transmit HIGH

#define RS485Receive LOW

void setup （void） {

Serial.begin （9600）; // set the serial port to 9600baud speed

pinMode （SerialTxControl， OUTPUT）;

digitalWrite （SerialTxControl， RS485Transmit）; // put the device into transmitter mode

}

void loop （void） {

Serial.print （“ping”）; // send text

delay （500）;

}

接收方程序

#define SerialTxControl 2

#define RS485Transmit HIGH

#define RS485Receive LOW

char buffer ［100］;

byte state = 0;

void setup （void） {

Serial.begin （9600）;

pinMode （13， OUTPUT）;

pinMode （SerialTxControl， OUTPUT）;

digitalWrite （SerialTxControl， RS485Receive）; // put the device into receiver mode

}

void loop （void） {

int i = 0;

if （Serial.available （）） {// if any data came to the port

delay （5）; // wait a bit for the entire data packet to be accepted by the port

while （Serial.available （）） {

buffer ［i ++］ = Serial.read （）; // read data and write it to the buffer

}

}

if （i》 0） {// if there is something in the buffer

buffer ［i ++］ = ‘ 0’; // convert the buffer contents to a string by adding a null character

if （strcmp （buffer， “ping”）） {// if the accepted string is equal to the ping text

digitalWrite （13， state）; // blink LED

state =！ state;

}

}

}

将这两个程序加载到每个Arduino板上。如果一切正确组装并连接到电源，连接到引脚13的LED将在第二块板上开始闪烁。

的 结论

RS-485自90年代后期开始应用于各种工业系统中，这些系统需要在存在电磁干扰的情况下长距离传输数据。通常，RS-485接口与专用协议一起使用，例如ModBus或DMX512。