RS485实验指导书

课程名称：嵌入式软件技术开课机房：11号机房2012年4月24日星期二8：10～11:35一、实验任务与实验目的二、报告内容Freemodbus是modbus协议在嵌入式处理器上的实现。

包括AVR,PIC,WIN32等等平台。

它是开放性源代码，可用于商业目的。

它实现了Modbus RTU/ASCII、TCP三种传输方式，当前版本是1.5，支持以下功能：∙读输入寄存器(0x04)∙读保持寄存器(0x03)∙写单个寄存器(0x06)∙写多个寄存器(0x10)∙读/写多个寄存器(0x17)∙读取线圈状态(0x01)∙写单个线圈(0x05)∙写多个线圈(0x0F)∙读输入状态(0x02)∙报告从机标识(0x11)本实现基于最新的标准并且与标准完全兼容。

接收和传输Modbus RTU/ASCII数据帧是通过一个由硬件提取层的调用来驱动状态机实现的。

这就使得协议非常容易移植到其他的平台之上。

当接收一个完整的数据帧后，该数据帧被传入Modbus应用层，数据帧的内容在该层内得到解析。

为方便地增加新的Modbus功能，Freemodbus在应用层提供了钩子函数Hooks。

如果用到了Modbus TCP协议，那么当准备处理一个新数据帧的时候，移植层就必须首先向协议层发送一个事件标志。

然后，协议栈调用一个返回值为接收到的Modbus TCP数据帧的函数，并且开始处理这个数据帧。

如果数据有效，则响应的Modbus反馈帧将提供给移植层生成反馈帧。

最后，该反馈帧被发送到客户端。

二、实现FreeModbus协议所需要的软/硬件需求Modbus协议对硬件的需求非常少——基本上任何具有串行接口，并且有一些能够容纳modbus 数据帧的RAM的微控制器都足够了。

∙一个异步串行接口，能够支持接收缓冲区满和发送缓存区空中断。

∙一个能够产生RTU传输所需要的t3.5 字符超时定时器的时钟。

对于软件部分，仅仅需要一个简单的事件队列。

The STR71X/FreeRTOS 移植使用FreeRTOS 队列作为事件队列来减少Modbus 任务所需要的时间。

基于EIA-485总线的多机数据通信实验一、实验目的1.理解RS485串口通讯原理2.掌握RS485串口通讯硬件连接3.掌握基本的主从式通讯网络的搭建4.理解协议的概念5.掌握简单的协议的收发原理6.学会在ARM开发板上编写程序实现简单协议的收发二、实验设备硬件：RS485通信模块、EasyArm2200开发套件、实验连接跳线软件：ADS1.2集成开发环境三、实验原理1.RS485原理RS485采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力，加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

RS485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。

RS485采用半双工工作方式，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输，数据最高传输速率为10Mbps。

任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。

RS485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。

应用RS485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

EasyArm2200开发套件上自带有RS232串口，所以需要使用扩展模块。

选用MAX485芯片，其引脚图如下：图1：MAX485接口引脚图其中各个引脚的功能如下：图2 EIA-485接口模块引脚说明其典型的组网连接图如下：图3 典型组网连接示意图其中电阻为120欧姆，并且将RE与DE相连，是为了更好的控制串口的收发，当ARM 的GPIO输出高电平时，处于发送状态，此时接收被禁止；反之亦然。

2.通讯协议所谓通信协议是指通信双方的一种约定。

约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。

RS485通讯实验与CAN 类似，RS-485 是一种工业控制环境中常用的通讯协议，它具有抗干扰能力强、传输距离远的特点。

RS-485 通讯协议由RS-232 协议改进而来，协议层不变，只是改进了物理层，因而保留了串口通讯协议应用简单的特点。

RS-485 协议主要是把RS-232 的信号改进成差分信号，从而大大提高了抗干扰特性。

对比CAN 通讯网络，可发现它们的网络结构组成是类似的，每个节点都是由一个通讯控制器和一个收发器组成，在RS-485 通讯网络中，节点中的串口控制器使用RX 与TX 信号线连接到收发器上，而收发器通过差分线连接到网络总线，串口控制器与收发器之间一般使用TTL 信号传输，收发器与总线则使用差分信号来传输。

发送数据时，串口控制器的TX 信号经过收发器转换成差分信号传输到总线上，而接收数据时，收发器把总线上的差分信号转化成TTL 信号通过RX引脚传输到串口控制器中。

RS-485 通讯网络的最大传输距离可达1200 米，总线上可挂载128 个通讯节点，而由于RS-485 网络只有一对差分信号线，它使用差分信号来表达逻辑，当AB 两线间的电压差为-6V~-2V 时表示逻辑1，当电压差为+2V~+6V 表示逻辑0，在同一时刻只能表达一个信号，所以它的通讯是半双工形式的。

RS-485 与RS-232 的差异只体现在物理层上，它们的协议层是相同的，也是使用串口数据包的形式传输数据。

由于RS-485 与RS-232 的协议层没有区别，进行通讯时，我们同样是使用STM32 的USART 外设作为通讯节点中的串口控制器，再外接一个RS-485 收发器芯片把USART 外设的TTL 电平信号转化成RS-485 的差分信号即可。

RS-485—双机通讯实验本小节演示如何使用STM32 的USART 控制器与MAX485 收发器，在两个设备之间使用RS-485协议进行通讯，本实验中使用了两个实验板，无法像CAN 实验那样使用回环测试(把STM32USART 外设的TXD 引脚使用杜邦线连接到RXD 引脚可进行自收发测试，不过这样的通讯不经过RS-485 收发器，跟普通TTL 串口实验没有区别)，本教程主要以“USART—485 通讯”工程进行讲解。

实验实训2：纯电动汽车实验台目录实验一：电池包显示屏Rs485-线路实验二：电池包显示屏12V+线路实验三：交流控制器20号线路实验四：电子油门2号线路实验五：电子油门4号线路实验六：电子油门1号线路实验七：驱动电机编码器电源+控制线实验八：驱动电机编码器B信号线路实验九：真空助力泵供电正极线路实验十：放电继电器1控制线纯电动汽车实验工作台实验操作实验准备1.万用表2.故障设置设备为我公司提供（使用见说明书）3.示波器4.设备已充足电量并能正常使用实验内容实验一：电池包显示屏Rs485-线路一.实验目的了解Rs485线信息传输结构及工作状态二.故障设置打开点火开关，连接设故设备，将Rs485-线断开三.故障现象显示屏能正常显示但显示信息不变四.故障检测4.1用示波器连接检测Rs485-线的信号用示波器在BMS端测有信号在显示屏端测信号发现Rs485-从BMS出来是有波形，但在进显示器的端子时无信号，是此线路断路4.2关闭点火开关，用万用表检测其线路通断将万用表打到欧姆档发现其线路不通五.清除故障使用设故设备清除此线路的故障显示屏显示正常六.实验总结6.1此实验验证了Rs485传输是可以单线传输类似于CAN低速的传输结构6.2 此时这现象就是单线传输，一根传输线路不能正常传输显示信息，使显示变慢6.3 加强对信息网络传输知识的学习实验二：电池包显示屏12V+线路一. 实验目的了解显示屏的工作电源结构二. 故障设置打开点火开关连接设故设备，将电池包显示屏12V+线路断开三 . 故障现象显示屏熄灭，不显示四. 故障检测4.1 检测BMS提供电源万用表打到直流20V档测量结果有电出来4.2检测显示屏输入端电源发现其没有电，说明线路有问题测量显示屏输入端正极和搭铁发现是电源正极线路不通五. 清除故障使用设故设备清除此线路的故障显示屏显示正常六. 实验总结6.1 此实验是因为电源没有到显示屏导致显示屏不工作6.2任何设备不工作我们先检测其供电线路是否正常实验三：交流控制器20号线路一.实验目的了解交流控制器到仪表显示传输线路的结构二.故障设置打开点火开关连接设故设备，将交流控制器20号线断开三.故障现象加油门，但仪表指针不动四.故障检测4.1用示波器测交流控制器20号线路波形发现20号线有波形在仪表端测没信号，说明此线断路五.清除故障使用设故设备清除此线路的故障仪表指针指示正常六.实验总结6.1此实验验证了CAN高速传输是不可以单线传输，少了一根线信息就无法显示6.2 CAN高速传输属于动力线传输结构，少了一根就不行6.3 加强对信息网络传输知识的学习实验四：电子油门2号线路一.实验目的了解电子油门供电线路的二.故障设置打开点火开关连接设故设备，将电子油门2号线路断开三.故障现象加油门电机没反应，仪表指针不动四.故障检测4.1将万用表打到20V电压档量油门踏板2和1号线为11.6V量控制器3号和油门踏板1号线电压为12.31V量控制器3号和量控制器6号线电压为12.31V将万用表打到欧姆档说明电子油门2号线与控制器3号线断开五.清除故障使用设故设备清除此线路的故障加油门电机转动，仪表指针转动六.实验总结电子油门是需要提供电源工作才能提供信号，2号线是供电线路，断开电子油门就不工作实验五：电子油门4号线路一.实验目的了解电子油门信号线路二.故障设置打开点火开关连接设故设备，将电子油门4号线路断开三.故障现象加油门电机没反应，仪表指针不动四.故障检测4.1打开点火开关，将万用表打到20V电压档测电子油门3和4号线结果其电压能随着油门踏板的位置变化而变化测电子油门3号线和控制器5号线发现随着油门踏板位置变化没电压显示将万用表打到欧姆档，测其线路不通说明电子油门3号线和控制器5号线之间断路五.清除故障使用设故设备清除此线路的故障加油门电机转动，仪表指针转动六.实验总结6.1 油门踏板位置的变化采用滑动变阻方式来检测，其里面的滑动变阻随着位置变化其阻值发生变化，在C和D两端加上电压，其P端分到的电压相应发生变化，控制器接收其信号来判断驾驶员的驾驶需求，作用在驱动电机的控制上。

基于RS485通信协议实验报告一、实验名称基于RS485通信协议设计与分析二、实验目的及要求基于RS485接口标准设计通信协议，协议具体要求如下：1、定时数据通信：每秒钟每台计算机分别交换10、20、30、40、50个字节的数据。

2、广播通信：每十秒中，发布广播数据对各个计算机的时钟进行同步。

3、错误检测：CRC错误检测，有错误时，采用相应的错误处理程序。

4、网络管理：随时获知网络中各节点的工作状态，当有节点故障退出网络或新的节点加入网络时，能够记录网络状态。

5、数据记录：在任一个网络节点上，都可以实时记录本节点的数据，并以曲线形式观察当前和历史数据及节点的工作状态三、实验分析1、串行通信接口的基本任务所谓通信协议是指通信双方的一种约定。

约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。

因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程，它属于ISO'S OSI七层参考模型中的数据链路层。

（1）实现数据格式化：因为来自CPU的是普通的并行数据，所以，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。

在异步通信方式下，接口自动生成起止式的帧数据格式。

在面向字符的同步方式下，接口要在待传送的数据块前加上同步字符。

（2）进行串－并转换：串行传送，数据是一位一位串行传送的，而计算机处理数据是并行数据。

所以当数据由计算机送至数据发送器时，首先把串行数据转换为并行数才能送入计算机处理。

因此串并转换是串行接口电路的重要任务。

（3）控制数据传输速率：串行通信接口电路应具有对数据传输速率——波特率进行选择和控制的能力。

（4）进行错误检测：在发送时接口电路对传送的字符数据自动生成奇偶校验位或其他校验码。

在接收时，接口电路检查字符的奇偶校验或其他校验码，确定是否发生传送错误。

（5）进行TTL与EIA电平转换：CPU和终端均采用TTL电平及正逻辑，它们与EIA采用的电平及负逻辑不兼容，需在接口电路中进行转换。

用485抄单相表实验报告概述本实验旨在探究使用485通信方式抄读单相表数据的方法和优势。

通过实验我们可以了解485通信的原理、使用方法和相关应用领域。

一、实验准备1.实验设备：单相电能表、RS485通信模块、电源、电缆等。

2.实验工具：电子万用表、电脑、RS485通信软件等。

二、实验步骤1. 连接硬件设备1.将RS485通信模块与单相电表进行连接，确保连接正确无误。

2.将电源接入电表和RS485通信模块，确保正常供电。

2. 安装通信软件1.在电脑上安装RS485通信软件，选择合适的版本。

2.打开软件并进行相应的设置，如选择通信接口、波特率等。

3. 进行通信测试1.打开通信软件，建立与RS485通信模块的连接。

2.输入命令，发送读取电表数据的请求。

3.接收和解析返回的数据，得到电表的相关参数，如电量、电压等。

三、实验结果通过实验，我们成功使用了485通信方式抄读单相电表的数据，并获得了正确的结果。

实验结果如下：1.电量：100 kWh2.电压：220 V3.电流：5 A4.功率因素：0.95四、实验分析根据实验结果，我们可以得到以下结论：1.485通信方式可以方便地抄读单相电表数据，无需人工干预，提高了效率。

2.485通信方式具有较高的可靠性和稳定性，可以保证数据传输的准确性。

3.使用485通信方式抄读电表数据可以实现远程监控和管理，便于维护和操作。

五、实验总结本实验通过使用485通信方式抄读单相电表数据，了解了其原理、使用方法和优势。

实验结果表明，485通信方式具有高效、可靠和稳定的特点，适用于电表数据的远程抄读和管理。

在实际应用中，我们可以利用485通信技术实现智能电网、智能家居等领域的发展。

同时，还可以进一步研究和改进485通信技术，提高其性能和应用范围。

参考文献1.XXX, XXXX. XXXXXX. XXXX.2.XXXX, XXX. XXXXXX. XXXX.。

实验三十 RS485组网通信实验一、实验目的1、学习RS485组网通信基本原理。

二、实验内容利用3块以上MSP430单片机开发模块实现RS485组网通信，在主机模块上通过液晶屏显示各节点采集的片内温度，同时通过上位机的串口调试助手进行同步显示。

三、实验仪器传感器检测技术综合实验台、MSP430单片机开发模块（3块以上）、显示与键盘模块（3块以上）、MSP430仿真器、A+B型USB连接线、杜邦线、导线。

四、实验原理RS485采用差分信号负逻辑，+2V~+6V表示逻辑0，-6V~-2V表示逻辑1,RS485接口采用差分方式传输信号。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，两线制可以构成总线式拓扑结构，在同一总线上可以挂接32个节点，RS485通信网络中通常采用主从式通信方式（如图30-1所示），机一个主机带多个从机。

一般情况下，连接RS485通信链路使用一对双绞线将各个接口的A、B端分别连接,严格来说还应该将信号地连接在一起。

RS485总线通信距离理论值为1200m，实际应用还受通信环境的影响，RS485在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加8个中继。

图30-1 主从式通信结构图五、注意事项1、实验操作中不要带电插拔导线，熟悉原理后，按照接线示意图接线，检查无误后，方可打开电源进行实验。

2、实验中严禁将5V信号线与MSP430单片机IO口直接连接3、严禁电源对地短路，模块间共地。

4、从机地址为2~30，同一个网络中从机的地址不能相同。

六、实验步骤1、用导线将主台体上的+15V、GND对应连接到显示与键盘模块，+5V、GND连接到MSP430单片机开发模块（连线之前确保电源开关处于关闭状态）。

2、按照图30-2将显示与键盘模块与MSP430单片机开发模块相连。

图30-2 连线示意图3、选取其中一个MSP430单片机开发模块作为主机，使用串口线将COM3与PC机的串口相连，并连接MSP430仿真器。

实验一基于RS485和牛顿模块的A/D、D/A实验一、实验目的和要求（1）熟悉RS485总线与牛顿模块的结构组成，了解其工作过程，认识其结构形式。

（2）熟悉牛顿模块的基本工作原理。

（3）掌握应用RS485和牛顿模块进行电压输出和电压采集的方法。

二、主要仪器设备计算机、R-8017、R-8024、R-8043D、R-8053、RS232转RS485模块、24V稳压源三、实验内容和原理（1）RS485网络分析RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。

在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。

很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。

而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：1>.共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。

但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。

当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。

2>.EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：1>.通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌同时带隔离栅的产品。