【正点原子STM32】RS485串行通信标准（串口基础协议 和 MODBUS协议、总线连接、通信电路、通信波形图、RS485相关HAL库驱动、RS485配置步骤、）

一、RS485介绍
二、RS485相关HAL库驱动介绍
三、RS485配置步骤
四、编程实战
五、总结

串口、 UART、TTL、RS232、RS422、RS485关系

• 发送逻辑1时：

  • A线的波形显示为高电平（接近电源电压）。
  • B线的波形显示为低电平（接近接地电平）。

• 发送逻辑0时：

  • A线的波形显示为低电平。
  • B线的波形显示为高电平。

接收端波形图示：

• 判断逻辑1时：

  • A线的电压高于B线电压至少0.2V以上，例如A线为3.5V，B线为1V，则(A-B)=2.5V≥+0.2V。
  • 在这种情况下，接收器输出RO会被置为高电平，表示接收到的是逻辑“1”。

• 判断逻辑0时：

  • B线的电压高于A线电压至少0.2V以上，例如B线为3.5V，A线为1V，则(B-A)=-2.5V≤-0.2V。
  • 在这种情况下，接收器输出RO会被置为低电平，表示接收到的是逻辑“0”。

485通信采用差分信号传输，这种设计有效地提高了抗干扰能力，允许多个设备共享相同的通信总线，并且能够在长距离和恶劣环境下保持稳定的通信。在实际的波形图中，可以看到A线和B线的波形互补，并且根据他们的电压差来确定传输的逻辑值。

二、RS485相关HAL库驱动介绍

• 使用HAL_UART_Init()函数初始化串口。在这个函数中，你需要提供一个指向UART_HandleTypeDef结构体的指针，并在结构体内填入串口的工作参数，如波特率、数据位数、停止位数、奇偶校验等。

对于RS485通信，除了上述常规的UART配置之外，还需额外控制DE（Driver Enable）或RE（Receiver Enable）引脚，以切换RS485收发器的工作模式。在发送数据时，使能DE引脚以便驱动总线；在接收数据时，关闭DE引脚并开启RE引脚。这部分控制通常通过GPIO进行操作，并非直接在HAL库的UART接口函数内完成。

四、编程实战

RS485源码

rs485.c

#include "./BSP/RS485/rs485.h" #include "./SYSTEM/delay/delay.h"  UART_HandleTypeDef g_rs458_handler; /* RS485控制句柄(串口) */  #ifdef RS485_EN_RX /* 如果使能了接收 */  uint8_t g_RS485_rx_buf[RS485_REC_LEN]; /* 接收缓冲, 最大 RS485_REC_LEN 个字节. */ uint8_t g_RS485_rx_cnt = 0;            /* 接收到的数据长度 */  void RS485_UX_IRQHandler(void) {     uint8_t res;      if ((__HAL_UART_GET_FLAG(&g_rs458_handler, UART_FLAG_RXNE) != RESET)) /* 接收到数据 */     {         HAL_UART_Receive(&g_rs458_handler, &res, 1, 1000);          if (g_RS485_rx_cnt < RS485_REC_LEN)         /* 缓冲区未满 */         {             g_RS485_rx_buf[g_RS485_rx_cnt] = res;   /* 记录接收到的值 */             g_RS485_rx_cnt++;                       /* 接收数据增加1 */         }     } }  #endif  /**  * @brief       RS485初始化函数  *   @note      该函数主要是初始化串口  * @param       baudrate: 波特率, 根据自己需要设置波特率值  * @retval      无  */ void rs485_init(uint32_t baudrate) {     /* IO 及 时钟配置 */     RS485_RE_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能 RS485_RE 脚时钟 */     RS485_TX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能 串口TX脚 时钟 */     RS485_RX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能 串口RX脚 时钟 */     RS485_UX_CLK_ENABLE();      /* 使能 串口 时钟 */      GPIO_InitTypeDef gpio_initure;     gpio_initure.Pin = RS485_TX_GPIO_PIN;     gpio_initure.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;     gpio_initure.Pull = GPIO_PULLUP;     gpio_initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;     HAL_GPIO_Init(RS485_TX_GPIO_PORT, &gpio_initure); /* 串口TX 脚 模式设置 */      gpio_initure.Pin = RS485_RX_GPIO_PIN;     gpio_initure.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT;     HAL_GPIO_Init(RS485_RX_GPIO_PORT, &gpio_initure); /* 串口RX 脚 必须设置成输入模式 */      gpio_initure.Pin = RS485_RE_GPIO_PIN;     gpio_initure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;     gpio_initure.Pull = GPIO_PULLUP;     gpio_initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;     HAL_GPIO_Init(RS485_RE_GPIO_PORT, &gpio_initure); /* RS485_RE 脚 模式设置 */      /* USART 初始化设置 */     g_rs458_handler.Instance = RS485_UX;                  /* 选择485对应的串口 */     g_rs458_handler.Init.BaudRate = baudrate;             /* 波特率 */     g_rs458_handler.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; /* 字长为8位数据格式 */     g_rs458_handler.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;      /* 一个停止位 */     g_rs458_handler.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;       /* 无奇偶校验位 */     g_rs458_handler.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; /* 无硬件流控 */     g_rs458_handler.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;          /* 收发模式 */     HAL_UART_Init(&g_rs458_handler);                      /* HAL_UART_Init()会使能UART2 */  #if RS485_EN_RX /* 如果使能了接收 */     /* 使能接收中断 */     __HAL_UART_ENABLE_IT(&g_rs458_handler, UART_IT_RXNE); /* 开启接收中断 */     HAL_NVIC_EnableIRQ(RS485_UX_IRQn);                    /* 使能USART2中断 */     HAL_NVIC_SetPriority(RS485_UX_IRQn, 3, 3);            /* 抢占优先级3，子优先级3 */ #endif      RS485_RE(0); /* 默认为接收模式 */ }  /**  * @brief       RS485发送len个字节  * @param       buf     : 发送缓存区首地址  * @param       len     : 发送的字节数(为了和本代码的接收匹配,这里建议不要超过 RS485_REC_LEN 个字节)  * @retval      无  */ void rs485_send_data(uint8_t *buf, uint8_t len) {     RS485_RE(1);                                         /* 进入发送模式 */     HAL_UART_Transmit(&g_rs458_handler, buf, len, 1000); /* 串口2发送数据 */     g_RS485_rx_cnt = 0;     RS485_RE(0); /* 进入接收模式 */ }  /**  * @brief       RS485查询接收到的数据  * @param       buf     : 接收缓冲区首地址  * @param       len     : 接收到的数据长度  *   @arg               0   , 表示没有接收到任何数据  *   @arg               其他, 表示接收到的数据长度  * @retval      无  */ void rs485_receive_data(uint8_t *buf, uint8_t *len) {     uint8_t rxlen = g_RS485_rx_cnt;     uint8_t i = 0;     *len = 0;     /* 默认为0 */     delay_ms(10); /* 等待10ms,连续超过10ms没有接收到一个数据,则认为接收结束 */      if (rxlen == g_RS485_rx_cnt && rxlen) /* 接收到了数据,且接收完成了 */     {         for (i = 0; i < rxlen; i++)         {             buf[i] = g_RS485_rx_buf[i];         }          *len = g_RS485_rx_cnt; /* 记录本次数据长度 */         g_RS485_rx_cnt = 0;    /* 清零 */     } } 

rs485.h

#ifndef __RS485_H #define __RS485_H  #include "./SYSTEM/sys/sys.h"   /******************************************************************************************/ /* RS485 引脚 和 串口 定义   * 默认是针对RS485的.  */ #define RS485_RE_GPIO_PORT                  GPIOD #define RS485_RE_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_7 #define RS485_RE_GPIO_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PD口时钟使能 */  #define RS485_TX_GPIO_PORT                  GPIOA #define RS485_TX_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_2 #define RS485_TX_GPIO_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PA口时钟使能 */  #define RS485_RX_GPIO_PORT                  GPIOA #define RS485_RX_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_3 #define RS485_RX_GPIO_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PA口时钟使能 */  #define RS485_UX                            USART2 #define RS485_UX_IRQn                       USART2_IRQn #define RS485_UX_IRQHandler                 USART2_IRQHandler #define RS485_UX_CLK_ENABLE()               do{ __HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE(); }while(0)  /* USART2 时钟使能 */  /******************************************************************************************/  /* 控制RS485_RE脚, 控制RS485发送/接收状态  * RS485_RE = 0, 进入接收模式  * RS485_RE = 1, 进入发送模式  */ #define RS485_RE(x)   do{ x ? \                           HAL_GPIO_WritePin(RS485_RE_GPIO_PORT, RS485_RE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \                           HAL_GPIO_WritePin(RS485_RE_GPIO_PORT, RS485_RE_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \                       }while(0)   #define RS485_REC_LEN               64          /* 定义最大接收字节数 64 */ #define RS485_EN_RX                 1           /* 使能（1）/禁止（0）RS485接收 */   extern uint8_t g_RS485_rx_buf[RS485_REC_LEN];   /* 接收缓冲,最大RS485_REC_LEN个字节 */ extern uint8_t g_RS485_rx_cnt;                  /* 接收数据长度 */   void rs485_init( uint32_t baudrate);  /* RS485初始化 */ void rs485_send_data(uint8_t *buf, uint8_t len);    /* RS485发送数据 */ void rs485_receive_data(uint8_t *buf, uint8_t *len);/* RS485接收数据 */  #endif 

usart.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h" #include "./SYSTEM/usart/usart.h"   /* 如果使用os,则包括下面的头文件即可. */ #if SYS_SUPPORT_OS #include "includes.h" /* os 使用 */ #endif  /******************************************************************************************/ /* 加入以下代码, 支持printf函数, 而不需要选择use MicroLIB */  #if 1  #if (__ARMCC_VERSION >= 6010050)            /* 使用AC6编译器时 */ __asm(".global __use_no_semihosting\n\t");  /* 声明不使用半主机模式 */ __asm(".global __ARM_use_no_argv \n\t");    /* AC6下需要声明main函数为无参数格式，否则部分例程可能出现半主机模式 */  #else /* 使用AC5编译器时, 要在这里定义__FILE 和 不使用半主机模式 */ #pragma import(__use_no_semihosting)  struct __FILE {     int handle;     /* Whatever you require here. If the only file you are using is */     /* standard output using printf() for debugging, no file handling */     /* is required. */ };  #endif  /* 不使用半主机模式，至少需要重定义_ttywrch\_sys_exit\_sys_command_string函数,以同时兼容AC6和AC5模式 */ int _ttywrch(int ch) {     ch = ch;     return ch; }  /* 定义_sys_exit()以避免使用半主机模式 */ void _sys_exit(int x) {     x = x; }  ｃｈａｒ *_sys_command_string(ｃｈａｒ *cmd, int len) {     return NULL; }   /* FILE 在 stdio.h里面定义. */ FILE __stdout;  /* MDK下需要重定义fputc函数, printf函数最终会通过调用fputc输出字符串到串口 */ int fputc(int ch, FILE *f) {     while ((USART_UX->SR & 0X40) == 0);     /* 等待上一个字符发送完成 */      USART_UX->DR = (uint8_t)ch;             /* 将要发送的字符 ch 写入到DR寄存器 */     return ch; } #endif /******************************************************************************************/  #if USART_EN_RX /*如果使能了接收*/  /* 接收缓冲, 最大USART_REC_LEN个字节. */ uint8_t g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN];  /*  接收状态  *  bit15，      接收完成标志  *  bit14，      接收到0x0d  *  bit13~0，    接收到的有效字节数目 */ uint16_t g_usart_rx_sta = 0;  uint8_t g_rx_buffer[RXBUFFERSIZE];  /* HAL库使用的串口接收缓冲 */  UART_HandleTypeDef g_uart1_handle;  /* UART句柄 */  /**  * @brief       串口X初始化函数  * @param       baudrate: 波特率, 根据自己需要设置波特率值  * @note        注意: 必须设置正确的时钟源, 否则串口波特率就会设置异常.  *              这里的USART的时钟源在sys_stm32_clock_init()函数中已经设置过了.  * @retval      无  */ void usart_init(uint32_t baudrate) {     /* UART 初始化设置*/     g_uart1_handle.Instance = USART_UX;                                       /* USART_UX */     g_uart1_handle.Init.BaudRate = baudrate;                                  /* 波特率 */     g_uart1_handle.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;                      /* 字长为8位数据格式 */     g_uart1_handle.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;                           /* 一个停止位 */     g_uart1_handle.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;                            /* 无奇偶校验位 */     g_uart1_handle.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;                      /* 无硬件流控 */     g_uart1_handle.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;                               /* 收发模式 */     HAL_UART_Init(&g_uart1_handle);                                           /* HAL_UART_Init()会使能UART1 */      /* 该函数会开启接收中断：标志位UART_IT_RXNE，并且设置接收缓冲以及接收缓冲接收最大数据量 */     HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE);  }  /**  * @brief       UART底层初始化函数  * @param       huart: UART句柄类型指针  * @note        此函数会被HAL_UART_Init()调用  *              完成时钟使能，引脚配置，中断配置  * @retval      无  */ void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart) {     GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;      if (huart->Instance == USART_UX)                            /* 如果是串口1，进行串口1 MSP初始化 */     {         USART_TX_GPIO_CLK_ENABLE();                             /* 使能串口TX脚时钟 */         USART_RX_GPIO_CLK_ENABLE();                             /* 使能串口RX脚时钟 */         USART_UX_CLK_ENABLE();                                  /* 使能串口时钟 */          gpio_init_struct.Pin = USART_TX_GPIO_PIN;               /* 串口发送引脚号 */         gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;                /* 复用推挽输出 */         gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    /* 上拉 */         gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;          /* IO速度设置为高速 */         HAL_GPIO_Init(USART_TX_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);                          gpio_init_struct.Pin = USART_RX_GPIO_PIN;               /* 串口RX脚 模式设置 */         gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT;             HAL_GPIO_Init(USART_RX_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);   /* 串口RX脚 必须设置成输入模式 */          #if USART_EN_RX         HAL_NVIC_EnableIRQ(USART_UX_IRQn);                      /* 使能USART1中断通道 */         HAL_NVIC_SetPriority(USART_UX_IRQn, 3, 3);              /* 组2，最低优先级:抢占优先级3，子优先级3 */ #endif     } }  /**  * @brief       串口数据接收回调函数                 数据处理在这里进行  * @param       huart:串口句柄  * @retval      无  */ void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {     if (huart->Instance == USART_UX)                    /* 如果是串口1 */     {         if ((g_usart_rx_sta & 0x8000) == 0)             /* 接收未完成 */         {             if (g_usart_rx_sta & 0x4000)                /* 接收到了0x0d（即回车键） */             {                 if (g_rx_buffer[0] != 0x0a)             /* 接收到的不是0x0a（即不是换行键） */                 {                     g_usart_rx_sta = 0;                 /* 接收错误,重新开始 */                 }                 else                                    /* 接收到的是0x0a（即换行键） */                 {                     g_usart_rx_sta |= 0x8000;           /* 接收完成了 */                 }             }             else                                        /* 还没收到0X0d（即回车键） */             {                 if (g_rx_buffer[0] == 0x0d)                     g_usart_rx_sta |= 0x4000;                 else                 {                     g_usart_rx_buf[g_usart_rx_sta & 0X3FFF] = g_rx_buffer[0];                     g_usart_rx_sta++;                      if (g_usart_rx_sta > (USART_REC_LEN - 1))                     {                         g_usart_rx_sta = 0;             /* 接收数据错误,重新开始接收 */                     }                 }             }         }     } }  /**  * @brief       串口X中断服务函数                 注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误  * @param       无  * @retval      无  */ void USART_UX_IRQHandler(void) { #if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                   /* 使用OS */     OSIntEnter(); #endif     HAL_UART_IRQHandler(&g_uart1_handle);                               /* 调用HAL库中断处理公用函数 */      while (HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK)     /* 重新开启中断并接收数据 */     {         /* 如果出错会卡死在这里 */     }  #if SYSTEM_SUPPORT_OS                                                   /* 使用OS */     OSIntExit(); #endif } #endif 

usart.h

#ifndef __USART_H #define __USART_H  #include "stdio.h" #include "./SYSTEM/sys/sys.h"   /******************************************************************************************/ /* 引脚 和 串口 定义   * 默认是针对USART1的.  * 注意: 通过修改这几个宏定义,可以支持USART1~UART5任意一个串口.  */ #define USART_TX_GPIO_PORT                  GPIOA #define USART_TX_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_9 #define USART_TX_GPIO_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PA口时钟使能 */  #define USART_RX_GPIO_PORT                  GPIOA #define USART_RX_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_10 #define USART_RX_GPIO_CLK_ENABLE()          do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PA口时钟使能 */  #define USART_UX                            USART1 #define USART_UX_IRQn                       USART1_IRQn #define USART_UX_IRQHandler                 USART1_IRQHandler #define USART_UX_CLK_ENABLE()               do{ __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); }while(0)  /* USART1 时钟使能 */  /******************************************************************************************/  #define USART_REC_LEN               200         /* 定义最大接收字节数 200 */ #define USART_EN_RX                 1           /* 使能（1）/禁止（0）串口1接收 */ #define RXBUFFERSIZE   1                        /* 缓存大小 */  extern UART_HandleTypeDef g_uart1_handle;       /* HAL UART句柄 */  extern uint8_t  g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN];  /* 接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 */ extern uint16_t g_usart_rx_sta;                 /* 接收状态标记 */ extern uint8_t g_rx_buffer[RXBUFFERSIZE];       /* HAL库USART接收Buffer */   void usart_init(uint32_t bound);                /* 串口初始化函数 */  #endif 

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h" #include "./SYSTEM/usart/usart.h" #include "./SYSTEM/delay/delay.h" #include "./USMART/usmart.h" #include "./BSP/LED/led.h" #include "./BSP/LCD/lcd.h" #include "./BSP/KEY/key.h" #include "./BSP/RS485/rs485.h"   int main(void) {     uint8_t key;     uint8_t i = 0, t = 0;     uint8_t cnt = 0;     uint8_t rs485buf[5];      HAL_Init();                                 /* 初始化HAL库 */     sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);         /* 设置时钟, 72Mhz */     delay_init(72);                             /* 延时初始化 */     usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */     usmart_dev.init(72);                        /* 初始化USMART */     led_init();                                 /* 初始化LED */     lcd_init();                                 /* 初始化LCD */     key_init();                                 /* 初始化按键 */     rs485_init(9600);                           /* 初始化RS485 */      lcd_show_string(30,  50, 200, 16, 16, "STM32", RED);     lcd_show_string(30,  70, 200, 16, 16, "RS485 TEST", RED);     lcd_show_string(30,  90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);     lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Send", RED);    /* 显示提示信息 */      lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Count:", RED);       /* 显示当前计数值 */     lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Send Data:", RED);   /* 提示发送的数据 */     lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, "Receive Data:", RED);/* 提示接收到的数据 */      while (1)     {         key = key_scan(0);          if (key == KEY0_PRES)   /* KEY0按下,发送一次数据 */         {             for (i = 0; i < 5; i++)             {                 rs485buf[i] = cnt + i;      /* 填充发送缓冲区 */                 lcd_show_xnum(30 + i * 32, 170, rs485buf[i], 3, 16, 0X80, BLUE);    /* 显示数据 */             }              rs485_send_data(rs485buf, 5);   /* 发送5个字节 */         }          rs485_receive_data(rs485buf, &key);          if (key)    /* 接收到有数据 */         {             if (key > 5) key = 5;    /* 最大是5个数据. */              for (i = 0; i < key; i++)             {                 lcd_show_xnum(30 + i * 32, 210, rs485buf[i], 3, 16, 0X80, BLUE);    /* 显示数据 */             }         }          t++;         delay_ms(10);          if (t == 20)         {             LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁, 提示系统正在运行 */             t = 0;             cnt++;             lcd_show_xnum(30 + 48, 130, cnt, 3, 16, 0X80, BLUE);    /* 显示数据 */         }     } } 

五、总结