Atomic RS485/232 Base Arduino 使用教程

1. 准备工作

• 环境配置： 参考 Arduino IDE 上手教程完成 IDE 安装，并根据实际使用的开发板安装对应的板管理，与需要的驱动库。

• 使用到的驱动库：

  • M5Unified
  • M5GFX

• 使用到的硬件产品：

  • AtomS3R
  • Atomic RS485 Base
  • Atomic RS232 Base

2. RS485/232 通信简介

• RS485 和 RS232 是两种常见的串行通信协议，广泛应用于工业自动化、嵌入式系统等领域。RS485 支持多点通信，适用于长距离传输，而 RS232 通常用于点对点通信，适合短距离连接。

2.1 RS485 通信介绍

• 1. 核心定义：

  • 物理层接口标准，定义了电气特性（如电压、阻抗）和连接方式。
  • 支持半双工通信，需通过使能信号控制数据收发，无需单独的收发时钟线。

• 2. 关键特性：

  • 通信距离：无中继时可达 1200 米。
  • 传输速率：速率与距离成反比，10 米内可达 10Mbps，1200 米时约 100Kbps。
  • 节点容量：单总线最多可连接 32 个设备（通过中继器可扩展至 256 个以上）。
  • 抗干扰性：采用差分传输（两根信号线 A/B，信号为两者电压差），能有效抵御共模干扰。

• 3. 工作原理：

  • 电平定义：逻辑 “1” 对应 A-B≥200mV，逻辑 “0” 对应 A-B≤-200mV。
  • 发送端：将 TTL 电平转换为差分信号，通过 A 线（正）和 B 线（负）传输。
  • 接收端：接收 A/B 差分信号，转换回 TTL 电平供设备处理。
  • 接口形式：无固定接口，多为两线端子或 DB9 （9 针），核心仅需 A、B 两根线即可通信。

2.2 RS232 通信介绍

• 1. 核心定义：

  • 异步串行通信的电气接口标准，明确了信号电平、引脚功能和接口形式。
  • 支持全双工通信，拥有独立的发送线（TXD）和接收线（RXD），发送和接收数据可同时进行，无需使能信号控制收发。

• 2. 关键特性：

  • 通信距离：标准规定最大距离为 15 米，实际应用中通常在 1.5 米以内以保证信号质量。
  • 传输速率：速率与距离成反比，最高可达 20Kbps。
  • 节点容量：点对点通信，仅支持两个设备直接连接。
  • 抗干扰性：采用单端传输（以地为参考），抗干扰能力较差，易受共模噪声影响。

• 3. 工作原理：

  • 电平定义：逻辑 “1” 对应 -3V 至 -15V，逻辑 “0” 对应 +3V 至 +15V。
  • 发送端：将 TTL 电平转换为 RS232 电平，通过 TXD 线发送数据。
  • 接收端：通过 RXD 线接收 RS232 电平信号，转换回 TTL 电平供设备处理。
  • 接口形式：常见 DB9（9 针）或 DB25（25 针）连接器，核心仅需 TXD、RXD、GND 三根线即可通信。

3. 案例程序

• 本教程中使用的主控设备为 AtomS3R ，搭配 Atomic RS485/232 Base。本模块采用串口方式通讯，根据实际的电路连接修改程序中的引脚定义，设备连接后对应的串口引脚为G5 (RX)、G6 (TX)。

#include <M5Unified.h>
#include <M5GFX.h>

static int cnt;

void setup() {
    M5.begin();
    M5.Display.clear();
    M5.Display.setFont(&fonts::FreeMonoBold9pt7b);
    Serial.begin(115200);
    // Serial2.begin(unsigned long baud, uint32_t config, int8_t rxPin, int8_t txPin, bool invert)
    Serial2.begin(115200, SERIAL_8N1, 5, 6);
    M5.Display.drawCenterString("Press Screen", 64, 0);
    M5.Display.drawCenterString("to send", 64, 15);
    Serial.printf("Press screen to send\n");
}

void loop() {
    M5.update();
    if(M5.BtnA.wasClicked()){
        Serial2.printf("RS485/232 Send #%d", ++cnt); 
        Serial.printf("RS485/232 Send #%d\n", cnt);
        M5.Display.fillRect(0, 40, 128, 88, TFT_BLACK);
        M5.Display.setCursor(5, 40);
        M5.Display.printf("Send: #%d", cnt);
        delay(20);
    }

    // When the RS485/232 interface is disconnected, executing the following code will result in garbled characters.
    // while (Serial2.available()) {
    //     char ch = Serial2.read();
    //     Serial.write(ch);
    // }
}

4. 编译上传

• 1. 下载模式：不同设备进行程序烧录前需要下载模式，不同的主控设备该步骤可能有所不同。详情可参考Arduino IDE上手教程页面底部的设备程序下载教程列表，查看具体的操作方式。

• AtomS3R 长按复位按键 (大约 2 秒) 直到内部绿色 LED 灯亮起，便可松开，此时设备已进入下载模式，等待烧录。

• 2. 选中设备端口，点击 Arduino IDE 左上角编译上传按钮，等待程序完成编译并上传至设备。

5. 例程效果展示

• 上述例程下载成功后，设备上电后按压一次屏幕就会发送一次信息到 RS485/232 接口，并反馈给 PC 端，主控屏幕显示如下图。