RS232 标準是誕生于 RS485 之前的，但是 RS232 有幾處不足的地方：

1. 接口的信号電平值較高，達到十幾 V，使用不當容易損壞接口芯片，電平标準也與TTL 電平不兼容。
2. 傳輸速率有局限，不可以過高，一般到一兩百千比特每秒(Kb/s)就到極限了。
3. 接口使用信号線和 GND 與其它設備形成共地模式的通信，這種共地模式傳輸容易産生幹擾，并且抗幹擾性能也比較弱。
4. 傳輸距離有限，最多隻能通信幾十米。
5. 通信的時候隻能兩點之間進行通信，不能夠實現多機聯網通信。

針對 RS232 接口的不足，就不斷出現了一些新的接口标準，RS485 就是其中之一，它具備以下的特點：

1. 采用差分信号。我們在講 A/D 的時候，講過差分信号輸入的概念，同時也介紹了差分輸入的好處，最大的優勢是可以抑制共模幹擾。尤其當工業現場環境比較複雜，幹擾比較多時，采用差分方式可以有效的提高通信可靠性。RS485 采用兩根通信線，通常用 A 和 B 或者 D 和 D-來表示。邏輯“1”以兩線之間的電壓差為 (0.2~6)V 表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(0.2~6)V 來表示，是一種典型的差分通信。
2. RS485 通信速率快，最大傳輸速度可以達到 10Mb/s 以上。
3. RS485 内部的物理結構，采用的是平衡驅動器和差分接收器的組合，抗幹擾能力也大大增加。
4. 傳輸距離最遠可以達到 1200 米左右，但是它的傳輸速率和傳輸距離是成反比的，隻有在 100Kb/s 以下的傳輸速度，才能達到最大的通信距離，如果需要傳輸更遠距離可以使用中繼。
5. 可以在總線上進行聯網實現多機通信，總線上允許挂多個收發器，從現有的 RS485芯片來看，有可以挂 32、64、128、256 等不同個設備的驅動器。
6. RS485 的接口非常簡單，與 RS232 所使用的 MAX232 是類似的，隻需要一個 RS485轉換器，就可以直接與單片機的 UART 串口連接起來，并且使用完全相同的異步串行通信協議。但是由于 RS485 是差分通信，因此接收數據和發送數據是不能同時進行的，也就是說它是一種半雙工通信。那我們如何判斷什麼時候發送，什麼時候接收呢？

RS485 轉換芯片很多，這節課我們以典型的 MAX485 為例講解 RS485 通信，如圖 18-1所示。

圖 18-1 MAX485 硬件接口

MAX485 是美信(Maxim)推出的一款常用 RS485 轉換器。其中 5 腳和 8 腳是電源引腳；6腳和 7 腳就是 RS485 通信中的 A 和 B 兩個引腳；1 腳和 4 腳分别接到單片機的 RXD 和 TXD引腳上，直接使用單片機 UART 進行數據接收和發送；2 腳和 3 腳是方向引腳，其中 2 腳是低電平使能接收器，3 腳是高電平使能輸出驅動器，我們把這兩個引腳連到一起，平時不發送數據的時候，保持這兩個引腳是低電平，讓 MAX485 處于接收狀态，當需要發送數據的時候，把這個引腳拉高，發送數據，發送完畢後再拉低這個引腳就可以了。為了提高 RS485 的抗幹擾能力，需要在靠近 MAX485 的 A 和 B 引腳之間并接一個電阻，這個電阻阻值從 100歐到 1K 都是可以。

在這裡我們還要介紹一下如何使用 KST-51 單片機開發闆進行外圍擴展實驗。我們的開發闆隻能把基本的功能給同學們做出來提供實驗練習，但是同學們學習的腳步不應該停留在這個實驗闆上。如果想進行更多的實驗，就可以通過單片機開發闆的擴展接口進行擴展實驗。大家可以看到藍綠色的單片機座周圍有 32 個插針，這 32 個插針就是把單片機的 32 個 IO 引腳全部都引出來了。在原理圖上體現出來的就是 J4、J5、J6、J7 這 4 個器件，如圖 18-2 所示。

圖 18-2 單片機擴展接口

這 32 個 IO 口中并不是所有的都可以用來對外擴展，其中既作為數據輸出，又可以作為數據輸入的引腳是不可以用的，比如 P3.2、P3.4、P3.6 引腳，這三個引腳是不可用的。比如P3.2 這個引腳，如果我們用來擴展，發送的信号如果和 DS18B20 的時序吻合，會導緻 DS18B20拉低引腳，影響通信。除這 3 個 IO 口以外的其它 29 個，都可以使用杜邦線接上插針，擴展出來使用。當然了，如果把當前的 IO 口應用于擴展功能了，闆子上的相應功能就實現不了了，也就是說需要擴展功能和闆載功能之間二選一。

在進行 RS485 實驗中，我們通信用的引腳必須是 P3.0 和 P3.1，此外還有一個方向控制引腳，我們使用杜邦線将其連接到 P1.7 上去。RS485 的另外一端，大家可以使用一個 USB轉 RS485 模塊，用雙絞線把開發闆和模塊上的 A 和 B 分别對應連起來，USB 那頭插入電腦，然後就可以進行通信了。

學習了第 13 章實用的串口通信方法和程序後，做這種串口通信的方法就很簡單了，基本是一緻的。我們使用實用串口通信例程的思路，做了一個簡單的程序，通過串口調試助手下發任意個字符，單片機接收到後在末尾添加“回車 換行”符後再送回，在調試助手上重新顯示出來，先把程序貼出來。

程序中需要注意的一點是：因為平常都是将 MAX485 設置為接收狀态，隻有在發送數據的時候才将 MAX485 改為發送狀态，所以在 UartWrite()函數開頭将 MAX485 方向引腳拉高，函數退出前再拉低。但是這裡有一個細節，就是單片機的發送和接收中斷産生的時刻都是在停止位的一半上，也就是說每當停止位傳送了一半的時候，RI 或 TI 就已經置位并且馬上進入中斷（如果中斷使能的話）函數了，接收的時候自然不會存在問題，但發送的時候就不一樣了：當緊接着向 SBUF 寫入一個字節數據時，UART 硬件會在完成上一個停止位的發送後，再開始新字節的發送，但如果此時不是繼續發送下一個字節，而是已經發送完畢了，要停止發送并将 MAX485 方向引腳拉低以使 MAX485 重新處于接收狀态時就有問題了，因為這時候最後的這個停止位實際隻發送了一半，還沒有完全完成，所以就有了 UartWrite()函數内DelayX10us(5)這個操作，這是人為的增加了 50us 的延時，這 50us 的時間正好讓剩下的一半停止位完成，那麼這個時間自然就是由通信波特率決定的了，為波特率周期的一半。

/****************************RS485.c 文件程序源代碼*****************************/

1. #include <reg52.h>
2. #include <intrins.h>
3. sbit RS485_DIR = P1^7; //RS485 方向選擇引腳
4. bit flagFrame = 0; //幀接收完成标志，即接收到一幀新數據
5. bit flagTxd = 0; //單字節發送完成标志，用來替代 TXD 中斷标志位
6. unsigned char cntRxd = 0; //接收字節計數器
7. unsigned char pdata bufRxd[64]; //接收字節緩沖區
8. extern void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len);
9. /* 串口配置函數，baud-通信波特率 */
10. void ConfigUART(unsigned int baud){
11. RS485_DIR = 0; //RS485 設置為接收方向
12. SCON = 0x50; //配置串口為模式 1
13. TMOD &= 0x0F; //清零 T1 的控制位
14. TMOD |= 0x20; //配置 T1 為模式 2
15. TH1 = 256 - (11059200/12/32)/baud; //計算 T1 重載值
16. TL1 = TH1; //初值等于重載值
17. ET1 = 0; //禁止 T1 中斷
18. ES = 1; //使能串口中斷
19. TR1 = 1; //啟動 T1
20. }
21. /* 軟件延時函數，延時時間(t*10)us */
22. void DelayX10us(unsigned char t){
23. do {
24. _nop_();
25. _nop_();
26. _nop_();
27. _nop_();
28. _nop_();
29. _nop_();
30. _nop_();
31. _nop_();
32. } while (--t);
33. }
34. /* 串口數據寫入，即串口發送函數，buf-待發送數據的指針，len-指定的發送長度 */
35. void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len){
36. RS485_DIR = 1; //RS485 設置為發送
37. while (len--){ //循環發送所有字節
38. flagTxd = 0; //清零發送标志
39. SBUF = *buf ; //發送一個字節數據
40. while (!flagTxd); //等待該字節發送完成
41. }
42. DelayX10us(5); //等待最後的停止位完成，延時時間由波特率決定
43. RS485_DIR = 0; //RS485 設置為接收
44. }
45. /* 串口數據讀取函數，buf-接收指針，len-指定的讀取長度，返回值-實際讀到的長度 */
46. unsigned char UartRead(unsigned char *buf, unsigned char len){
47. unsigned char i;
48. //指定讀取長度大于實際接收到的數據長度時，
49. //讀取長度設置為實際接收到的數據長度
50. if (len > cntRxd){
51. len = cntRxd;
52. }
53. for (i=0; i<len; i ){ //拷貝接收到的數據到接收指針上
54. *buf = bufRxd[i];
55. }
56. cntRxd = 0; //接收計數器清零
57. return len; //返回實際讀取長度
58. }
59. /* 串口接收監控，由空閑時間判定幀結束，需在定時中斷中調用，ms-定時間隔 */
60. void UartRxMonitor(unsigned char ms){
61. static unsigned char cntbkp = 0;
62. static unsigned char idletmr = 0;
63. if (cntRxd > 0){ //接收計數器大于零時，監控總線空閑時間
64. if (cntbkp != cntRxd){ //接收計數器改變，即剛接收到數據時，清零空閑計時
65. cntbkp = cntRxd;
66. idletmr = 0;
67. }else{ //接收計數器未改變，即總線空閑時，累積空閑時間
68. if (idletmr < 30){ //空閑計時小于 30ms 時，持續累加
69. idletmr = ms;
70. if (idletmr >= 30){ //空閑時間達到 30ms 時，即判定為一幀接收完畢
71. flagFrame = 1; //設置幀接收完成标志
72. }
73. }
74. }
75. }else{
76. cntbkp = 0;
77. }
78. }
79. /* 串口驅動函數，監測數據幀的接收，調度功能函數，需在主循環中調用 */
80. void UartDriver(){
81. unsigned char len;
82. unsigned char pdata buf[40];
83. if (flagFrame){ //有命令到達時，讀取處理該命令
84. flagFrame = 0;
85. len = UartRead(buf, sizeof(buf)-2); //将接收到的命令讀取到緩沖區中
86. UartAction(buf, len); //傳遞數據幀，調用動作執行函數
87. }
88. }
89. /* 串口中斷服務函數 */
90. void InterruptUART() interrupt 4{
91. if (RI){ //接收到新字節
92. RI = 0; //清零接收中斷标志位
93. //接收緩沖區尚未用完時，保存接收字節，并遞增計數器
94. if (cntRxd < sizeof(bufRxd)){
95. bufRxd[cntRxd ] = SBUF;
96. }
97. }
98. if (TI){ //字節發送完畢
99. TI = 0; //清零發送中斷标志位
100. flagTxd = 1; //設置字節發送完成标志
101. }
102. }

/*****************************main.c 文件程序源代碼******************************/

1. #include <reg52.h>
2. unsigned char T0RH = 0; //T0 重載值的高字節
3. unsigned char T0RL = 0; //T0 重載值的低字節
4. void ConfigTimer0(unsigned int ms);
5. extern void UartDriver();
6. extern void ConfigUART(unsigned int baud);
7. extern void UartRxMonitor(unsigned char ms);
8. extern void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len);
9. void main(){
10. EA = 1; //開總中斷
11. ConfigTimer0(1); //配置 T0 定時 1ms
12. ConfigUART(9600); //配置波特率為 9600
13. while (1){
14. UartDriver(); //調用串口驅動
15. }
16. }
17. /* 串口動作函數，根據接收到的命令幀執行響應的動作
18. buf-接收到的命令幀指針，len-命令幀長度 */
19. void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len){
20. //在接收到的數據幀後添加換車換行符後發回
21. buf[len ] = '\r';
22. buf[len ] = '\n';
23. UartWrite(buf, len);
24. }
25. /* 配置并啟動 T0，ms-T0 定時時間 */
26. void ConfigTimer0(unsigned int ms){
27. unsigned long tmp; //臨時變量
28. tmp = 11059200 / 12; //定時器計數頻率
29. tmp = (tmp * ms) / 1000; //計算所需的計數值
30. tmp = 65536 - tmp; //計算定時器重載值
31. tmp = tmp 33; //補償中斷響應延時造成的誤差
32. T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定時器重載值拆分為高低字節
33. T0RL = (unsigned char)tmp;
34. TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
35. TMOD |= 0x01; //配置 T0 為模式 1
36. TH0 = T0RH; //加載 T0 重載值
37. TL0 = T0RL;
38. ET0 = 1; //使能 T0 中斷
39. TR0 = 1; //啟動 T0
40. }
41. /* T0 中斷服務函數，執行串口接收監控 */
42. void InterruptTimer0() interrupt 1{
43. TH0 = T0RH; //重新加載重載值
44. TL0 = T0RL;
45. UartRxMonitor(1); //串口接收監控
46. }

現在看這種串口程序，是不是感覺很簡單了呢？串口通信程序我們反反複複的使用，加上随着學習的模塊越來越多，實踐的越來越多，原先感覺很複雜的東西，現在就會感到簡單了。從設備管理器裡可以查看所有的 COM 口号，我們下載程序用的是 COM4，而 USB 轉RS485 虛拟的是 COM5，通信的時候我們用的是 COM5 口，如圖 18-3 所示。

圖 18-3 RS485 通信試驗設置和結果

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