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关于RS485自动收发那些天坑

11/13 13:18
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来源:公众号【鱼鹰谈单片机

本笔记将收录到一条龙代码仓库

听说,你被一条龙服务过?

对于 RS485 ,大家应该都很熟悉了,在 modbus 协议中最常用。

但最近鱼鹰在调试 RS485 时遇到了不少问题。

首先,我们知道 RS485 属于半双工,同一时刻,只能收或者发。

像这种情况,我们需要一种机制控制它的收发,既可以是软件,也可以是硬件

硬件

一般RS485芯片,都会提供一个控制引脚完成收发工作。

这个引脚可能由用户控制,也可能由芯片自动控制(一般比较贵),还有第三种可能是,设计一种自动收发的电路(应该没有超脱三界之外的吧)。

自动收发电路很多,有用三极管控制的,也有用缓冲器的(好像是吧);因为 UART_TX 空闲电平为高,因此三极管导通,RE 接地,默认为发。

但是我还看过一种用 S8550 实现的电路,基极接地,三极管默认(空闲)不导通。

我不是电子工程师,无法判断两者电路的好坏,但我感觉默认不导通更好,功耗更低,另外即使引脚未配置(刚上电,肯定没那么快配置),那么也不会影响到总线上的其它节点通信,这个涉及到各个 485 节点上电时序问题。

这种电路好像因为三极管开关频率限制,无法做到很高频率(一般115200,市面上购买的模块基本都是类似这种电路)。

总之一句话,电路需要默认处于接收状态,保证不会干扰总线通信,否则只要其中一个节点默认状态不是接收,那么无法通信(因此,如果无法通信,不如查一查是否有节点状态不对,而不是首先怀疑芯片烧掉了)。

另外其中一个节点发送,其它节点必须保持接收,不要发送数据,否则数据肯定不是你想要的。

这种有频率限制,那是否有那种频率没限制,同时不需要买贵的 RS485 自动收发芯片的方案呢?

还真有,这要看你的 MCU 芯片本身是否支持了。

比如 IMX93,就可以实现(参考 IMX93RM.pdf,62.3.4)。

官网论坛也有对此实现方法:

https://community.nxp.com/t5/i-MX-Processors/RS485-iMX93/m-p/1896764#M225674

特别注意这里使用 RTS 引脚,而不是 CTS(其它芯片可能是用RTS)

设备树配置如下(一般在arch/arm64/boot/dts/freescale/xxx 下,引脚描述文件也在):

pinctrl_uart7: uart7grp {fsl,pins = <MX93_PAD_GPIO_IO08__LPUART7_TX 0x31e // TXMX93_PAD_GPIO_IO09__LPUART7_RX 0x31e // RXMX93_PAD_GPIO_IO11__LPUART7_RTS_B   0x31e   // DE>;};
&lpuart7 {  uart-has-rtscts;  rts-gpios = <&gpio2 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  linux,rs485-enabled-at-boot-time;  // rs485 abilitata fin da subito al boot  rs485-rts-active-high;  rs485-rts-delay = <1 1>;};

当你发送数据时,DE 引脚会被芯片自动控制电平状态(默认为低电平),从而实现不需要由用户控制的自动收发功能,并且没有频率限制(但受串口自身频率限制)。

 软件

说完硬件,再说软件。

其实很多软件或驱动是会带上 DE 引脚的控制(硬件挖坑,软件负责填坑),比如如果你的开发板不支持上面的功能,那大概率这颗芯片的Linux串口驱动会带上该功能。

还有开源软件 libmodbus 也考虑了这个引脚的控制。只是从效率和省心的角度,当然是自动收发爽了。

为了使用 485 的功能,不管 MCU 是否支持,都需要使能 485 模式,只是可能参数上需要进行调整。下面是硬件支持的配置:

#include <linux/serial.h>#include <sys/ioctl.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>        int fd = open("/dev/ttyLP7", O_RDWR);    if (fd < 0) {
    }
    struct serial_rs485 rs485conf = {0};
    /* enable RS485 mode: */    rs485conf.flags |= SER_RS485_ENABLED;
    /* set logical level for RTS pin equal to 1 when sending: */    rs485conf.flags |= SER_RS485_RTS_ON_SEND;
    /* set logical level for RTS pin equal to 0 after sending: */    rs485conf.flags &= ~(SER_RS485_RTS_AFTER_SEND);
    /* Set delays for RTS if needed */    rs485conf.delay_rts_before_send = 0;    rs485conf.delay_rts_after_send = 0;
    /* Enable full-duplex mode if supported */    // rs485conf.flags |= SER_RS485_RX_DURING_TX;
    if (ioctl(fd, TIOCSRS485, &rs485conf) < 0) {        /* Error handling */    }

Python代码

port = serial.Serial(port="/dev/ttyLP6", baudrate=115200, timeout=2, write_timeout=2)port.rs485_mode = serial.rs485.RS485Settings()

shell 脚本,注意关闭回显

stty -F /dev/ttyLP6 115200 cs8 -cstopb -parenb -echoecho "dddd" > /dev/ttyLP6

系统

从系统角度,我们也要知道一些基础知识。

比如,串口设备名称一般是 /dev/tty*。

通过命令 udevadm info 可以反查看该设备的硬件(设备树)信息:

udevadm info /dev/tty* |grep DEVPATH=/devices/platform

输出:

DEVPATH=/devices/platform/soc/107d001000.serial/tty/ttyAMA10

这样我们可以知道,ttyAMA10 设备是芯片上的 107d001000 串口。

另外,我们可以通过系统启动信息查看挂载的串口:

dmesg | grep -i fsl-lpuart

刚插入的设备不知道挂载在哪个/dev/tty* 目录下,同样可以通过上面的类似命令找到:

dmesg | grep -i tty

设备树节点查看路径:

/sys/firmware/devicetree/base/soc@xx/bus@xxx/serial@xxxx

脚本直接控制 IO:

gpioset gpiochip0 14=1 gpioset gpiochip0 14=0

这里面的 gpiochip0 和 14 也不是随便选的,并且 chip 的选择和我们常规的想法不同,具体可看  SDK 文档说明。

设备树编译:

dtc -I dts -O dtb -o /path/to/your-device-tree.dtbo /path/to/your-device-tree.dts

总之,要在 Linux 环境中调试好串口驱动,远比 MCU 环境更复杂,需要掌握知识也更多。

希望本篇笔记对大家填坑有所帮助,欢迎一键三连支持鱼鹰。

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电子产业图谱

六年开发经验,丰富的KEIL调试经验,STM32使用经验,C语言运用经验。