0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基于ARM9嵌入式的RS485总线接口设计,自动控制IO口实现通信方向控制

MCU开发加油站 来源:未知 作者:佚名 2018-01-01 08:20 次阅读

随着ARM处理器应用的范围的不断深入,根据需求的不同ARM提供的外设也越来越丰富,常用的通信接口RS232RS485CAN以太网等。RS485总线凭其传输距离远、抗干扰能力强、价格低廉等优点在各种工业场合得到广泛的应用。设计使用ARM9处理器S3C2440内部集成的UART外设和RSM485模块构建具有电源隔离、电气隔离、总线保护的RS485总线接口,通过对嵌入式Linux系统RS232驱动程序的修改,使的在通过该修改后的串口驱动程序发送数据时,自动控制IO来实现RS485通信的方向控制,从而简化了RS485通信的控制流程,Linux下RS485通信程序通过对该串口的读写,实现与RS485总线上的其他设备通信。

1.通信接口的硬件设计

S3C2440处理器片内集成了丰富的外设资源,可以方便的实现嵌入式应用中的各种接口通信。设计中用到了Samsung-ARM9-S3C2440,其片内集成的3个UART,在设计中UART0用于嵌入式Linux操作系统的控制台(console)接口,UART1作为RS232接口与其他RS232接口设备通信,UART3用作RS485的数据通信接口。由于ARM9处理器的IO电平与RS485的电气标准不同,RS485采用差分信号负逻辑,+2~+6V表示“0”,-6~-2V表示“1”。为了达到RS485总线的电气特性标准,所以必须要外接电平转换芯片[1,3-5],同时考虑工业应用环境恶劣等因素,需要考虑RS485总线的电源隔离、电气隔离、总线保护等因素,设计中用到广州周立功的RSM485模块。

RSM485隔离收发器模块,是集成电源隔离、电气隔离、RS485接口芯片,总线保护器件于一身。该模块采用灌封工艺,具有很好的隔离特性,隔离电压高达2500VDC,最多支持400个节点,最高通信波特率115200。

图1为系统中利用S3C2440中的UART2实现半双工的RS485总线的原理图,在同一时刻里数据只能往一个方向传输。其中的引脚CON为接收、发送控制脚,现在将其与S3C2440的IO引脚相连,由该引脚的电平控制芯片数据的方向。要发送数据时将其置0,接收数据时将其置1。

图1S3C2440-485接口

2.软件设计

2.1RS485通信设计

图2中首先打开驱动部分针对RS485通信修改过的串口2,设置其串口参数,此时串口2处于RS485总线接收模式,然后向总线上第一个设备节点发送数据读取指令,完成select函数调用图1S3C2440-485接口初始化后,select函数根据用户设定的超时时间,等待设备返回数据,若select函数返回异常,则重新进行初始化,若在设定时间内,未接受到从设备的数据,select函数返回超时,则重设下一从设备节点等待超时时间,并发送下一设备数据读取指令,重新进入select等待设备返回数据;若在设定时间内,接到从设备返回数据,则从串口接收缓冲读取数据,并完成用户协议数据解析,完成一次主从设备的数据通信,然后轮询到下一设备。

图2RS485通信软件流程

2.2RS485驱动设计

设计中使用ARM9处理器S3C2440内部集成的UART外设和RSM485模块构建而成,其驱动程序与RS232驱动程序相比多了一个通信方向控制引脚的控制,所以在Linux操作系统中,完全可以借助内核的串口驱动添加方向控制IO相关代码即可实现[4,6,7]。在linux2.6.32内核源码中,串口驱动相关代码在文件linux-2.6.32.2/drivers/seria/samsung.c中,为了实现RS485的通信,修改部分主要包括3个部分:

(1)在串口驱动的初始化代码中加入RS485通信方向控制IO口设备的初始化工作,关键代码片段为:

if(port-》line==2){//如果初始化的是串口2

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPH0,S3C2410_GPH0_OUTP);//将GPG2,设为输出功能

s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPH0,0);//设为高电平,使串口启动时处于接收数据状态。

RS485方向控制IO口初始化使用到了2个内核函数(在arch/arm/plat-s3c24xx/gpio.c),其函数原型为:

voids3c2410_gpio_cfgpin(unsignedintpin,unsignedintfunc-TIon)

此函数的功能是设置引脚的功能,参数pin是要设置的引脚,对应着是GPH0也即是S3C2410_GPH0引脚,参数funcTIon是要设置引脚的功能,设置中用到的是输出功能,所以该值是S3C2410_GPH0_OUTP.

voids3c2410_gpio_setpin(unsignedintpin,unsignedintx)

此函数的功能是设置引脚的输出值,参数pin是要设置的引脚,参数x是要设置引脚的输出值0或者1.

(2)在串口数据开始发送前,将方向控制IO置0,使的RSM485处于发送状态,关键代码片段如下:

if(port-》line==2){s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPH0,1);//设为低电平,使串口启动时处于接收数据状态。

udelay(30);//等待方向IO控制脚状态稳定}

在设置方向控制IO口状态后,加入一定延时,等待方向IO控制脚状态稳定,避免出现由于方向控制状态不稳定导致发送数据出错。

(3)在串口数据发送完成后,自动进入到数据接收模式,关键代码片段为:

if(port-》line==2){

while(!(rd_regl(port,S3C2410_UTRSTAT)&0x04));//等待串口发送完成,这句千万不能少

s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPH0,0);}

由于S3C2440处理器自带串口带有硬件缓冲区,串口驱动中,数据发送完成是指数据已有驱动程序全部写入到发送缓冲中,但此时串口数据并为正在发送出去,所以必须等待数据完全发送完成后,再将方向控制IO口置1。

2.3Linux下RS485通信编程

RS485驱动程序修改完成后,可以像操作串口一样操作RS485接口。在嵌入式Linux系统下,串口的设备文件位于/dev目录下,可以使用文件打开、读写函数[2,8,9]直接操作RS485设备。设备打开和读写部分关键代码片段为:

intfd=open(Dev,O_RDWR|O_NOCTTY);//打开设备……

nread=read(fd,s1_buf,64);//读取设备数据……

write(fd,send_buff,6);//写入发送数据

在设计中,ARM9作为RS485通信的主控设备与个从设备进行通信,主控设备从每个从设备读取数据时,主设备先向该设备发送数据读取命令,然后设备等待从设备返回数据。所以在实际应用中,因合理设置等待从设备返回数据的等待时间。在设计中使用select函数来实现等待延时,关键代码为:

switch(select(max_fd,&fds,NULL,NULL,&TImeout))//select使用

{case-1:break;//select错误,退出程序

case0:Find_endp(&pth_endp_line1);

send_buff[1]=pth_endp_line1.index+1;

send_buff[4]=send_buff[1]+1;

write(fd1,send_buff,6);

TImeout.tv_sec=time1;

timeout.tv_usec=time2;break;//超时,再次轮询

default:if(FD_ISSET(fd1,&fds))//串口1数据

{nread=read(fd1,s1_buf,64);

if(nread》=20)

{i2c_led_set(8,1);

Value_t=myrount(Value_t,100);

Value_h=myrount(Value_h,100);

Value_p=myrount(Value_p,100);

Value_pt=myrount(Value_pt,100);

}}}//endswitch

3实验结果及应用

图3RS485接口应用

设计成功应用到环境参数采集系统中,系统中主要有采集节点、采集终端、数据服务器组成,如图3所示。采集节点负责完成气压、温度、湿度参数的采集;采集终端通过RS485总线从分个采集节点读取采集数据,并通过以太网将采集数据上报到数据服务器;数据服务器完成数据的存储,并为其他形式的应用提供应用接口。在设计中主设备循环轮询RS485总线上所有设备,每间隔1s主控设备ARM发送1次数据读取指令,读取指令中包含了从设备识别码,符合识别码的从设备立即返回采集数据。如果数据出错主设备将丢弃该数据包,等待下一次轮询,所以在通信程序设计时未考虑数据包错误重发机制。设计达到预期目标。尽管偶尔有误码出现,但设计中避免了涉及linux内核复杂代码的的修改,仍不失为有实用价值的设计方法。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 嵌入式
    +关注

    关注

    4962

    文章

    18145

    浏览量

    286510
  • Linux
    +关注

    关注

    87

    文章

    10942

    浏览量

    206543
  • arm9
    +关注

    关注

    2

    文章

    290

    浏览量

    54738
  • RS485
    +关注

    关注

    39

    文章

    1048

    浏览量

    80991

原文标题:基于ARM9与LINUX的RS485总线的通信接口设计

文章出处:【微信号:mcugeek,微信公众号:MCU开发加油站】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    嵌入式系统应用中实现RS485方向切换

    嵌入式系统中也广泛采用RS485接口作为设备控制的串行接口RS485采用两线差分的接线方式进行
    发表于 08-02 00:39 3225次阅读

    ARM9控制器与嵌入式无线网络实战

    ARM9与ZigBee无线网络实战、ARM9与蓝牙无线网络实战、ARM9与GSM/GPRS网络实战,为读者展示一个嵌入式无线设计开发的思路。本书适合广大从事单片机、无线应用、
    发表于 03-04 17:19

    如何实现RS485无线通信

    时非常方便,可以省掉许多信号线。通讯标准采用平衡驱动及差分接收方式来驱动总线实现工业通信的物理层连接。RS485信号的抗干扰能力较强、结构简单、价格低廉、通讯距离远等优点,这种通讯方
    发表于 09-19 10:23

    基于CAN总线RS485的DSP通信接口设计

    时间编程流程图5.结论本文作者的创新点是:在工业控制领域中,往往是由一台主机控制多台从机,上位机和下位机的远距离通信通过串行通信实现。本设计综合实现
    发表于 12-10 10:19

    基于ARM9的测控系统通信接口设计方法和过程

    、易于扩展外围接口(包括各种现场总线和百兆网等)等优点,很适合计算密度较低的分布式控制终端的应用。本设计采用ARM9 3C2440来开发测控终端,完成了测控装置中的
    发表于 06-05 05:00

    怎么设计基于ARM9嵌入式Web远程实时温度监控系统?

    系统。采用基于ARM9和linux2.6的嵌入式平台来采集数据,并通过搭建Boa服务器,将数据通过Internet将数据发送给远程客户端,并采用Ajax技术实现客户端网页对服务器采集数据的局部动态实时更新,客户端也可通过页面按钮
    发表于 08-29 06:44

    嵌入式系统应用中如何实现RS485方向切换?

    本文分别给出硬件实现RS485方向切换和软件实现RS485方向切换两种方式。两种方式各有优点,硬
    发表于 05-24 06:25

    RS485——RS485通信基础理论与STM32测试 精选资料分享

    1.优劣优势:RS485的可靠传输距离远,接线简单成为了相对于RS232的最大优势。不足:RS485总线是一种常规的通信
    发表于 07-28 06:54

    嵌入式教程_创龙教仪_实验操作:2-11 RS485 串口通信实验

    线路上。 所有其他需要连接的发送器应等待通信线路空闲以进行数据传输。 RS485接口 控制管脚分别为: UART1_RXD 和 UART1_TXD。 CON16 是由 UART1 通过
    发表于 06-21 09:51

    提高RS485总线通信速度的设计

    介绍一种通信总线RS485主从通信方式,提高RS485总线采集速度的方法,该方法解决了主从式
    发表于 04-12 00:37 42次下载
    提高<b class='flag-5'>RS485</b><b class='flag-5'>总线</b><b class='flag-5'>通信</b>速度的设计

    基于嵌入式Linux的RS485通信协议

    嵌入式Linux平台上设计并实现一个RS485总线通信协议。该协议在网络冲突检测及数据帧结构设计时,利用
    发表于 04-22 09:05 36次下载

    RS485总线接口电路

    RS485总线接口电路     测试仪通过RS485工业总线与PC机进行
    发表于 05-13 11:59 3516次阅读
    <b class='flag-5'>RS485</b><b class='flag-5'>总线</b><b class='flag-5'>接口</b>电路

    基于CAN总线RS485的DSP通信接口设计

    基于CAN总线RS485的DSP通信接口设计  1.概述   现场总线是一种开放式、数字化、多点
    发表于 02-08 09:41 2741次阅读
    基于CAN<b class='flag-5'>总线</b>与<b class='flag-5'>RS485</b>的DSP<b class='flag-5'>通信</b><b class='flag-5'>接口</b>设计

    HDLC协议RS485总线控制器的FPGA实现

    介绍了HDLC协议RS485总线控制器的FPGA实现
    发表于 02-14 14:59 100次下载
    HDLC协议<b class='flag-5'>RS485</b><b class='flag-5'>总线</b><b class='flag-5'>控制</b>器的FPGA<b class='flag-5'>实现</b>

    基于ARM9与LINUX的RS485总线通信接口设计

    ARM9处理器S3C2440上设计RS485通信接口实现总线上其他设备的
    发表于 12-07 09:28 1.1w次阅读
    基于<b class='flag-5'>ARM9</b>与LINUX的<b class='flag-5'>RS485</b><b class='flag-5'>总线</b>的<b class='flag-5'>通信</b><b class='flag-5'>接口</b>设计