RS-485 (Troyka-модуль)

RS-485 (Troyka-модуль) поможет построить протяжённую проводную сеть из 32 устройств, используя всего два провода.

Видеообзор

Подключение и настройка

RS-485 (Troyka-модуль) общается с управляющей платой по протоколу UART через сигнальные пины RO(TX) и DI(RX). Cигнальный пин ↑↓ служит для переключения модуля из режима приёмника в режим передатчика.

Для работы с модулем подойдёт Troyka Shield. Если хотите оставить минимум проводов — возьмите Troyka Slot Shield.

SoftwareSerial

Некоторые платы Arduino прошиваются через пины 0 и 1 (Arduinio Uno, Arduino Mega 2560, Arduino ADK и Iskra Mini). Перед прошивкой таких плат отключите модуль от пинов RX и TX. Если необходимо одновременно работать с RS485 и подключать контроллер к компьютеру, подключите пины TX и RX к другим контактам управляющей платы.

Для примера подключим управляющие пины RS485-модуля RO и DI — на 8 и 9 пин Arduino через Troyka Shield.

Примеры работы

RS-485 (Troyka-модуль) работает в полудуплексном режиме — приём и передача идут по одной паре проводов с разделением по времени — один говорит, остальные слушают. Передатчиком может выступать любое устройство в сети. Для этого подайте логическую единицу на пин ↑↓ — модуль перейдет в режим передачи. Рассмотрим несколько примеров построение сети на модулях RS-485.

Простая сеть

Соедините в сеть через RS-485 по двум проводам A и B два устройства Arduino через Troyka Slot Shield. Одно будет передатчиком (Master), другое — приёмником (Slave). Подключите к Master кнопку (Troyka-модуль) к пину A4, а к Slave светодиод «Пиранья» (Troyka-модуль) к 8 пину. Прошейте устройства скетчами представленными ниже.

Ведущее устройство

masterSimple.ino
// даём разумное имя для пинов, к которым подключены кнопки
#define  BUTTON_PIN_YELLOW   A4
 
// была ли жёлтая кнопка отпущена?
boolean buttonStateYellow = true;
 
// состояние жёлтого светодиода
boolean ledStateYellow = false;
 
void setup()
{
  // открываем последовательный порт на пинах 1 и 0
  // к которому подключён модуль RS-485
  Serial1.begin(9600);
  // 5 пин в режим выхода
  pinMode(5, OUTPUT);
  // подаём высокий уровень на 5 пин
  // значит устройство будет передавать данные
  digitalWrite(5, HIGH);
}
 
void loop()
{
  // отпущена ли кнопка прямо сейчас...
  boolean buttonStateNowYellow = digitalRead(BUTTON_PIN_YELLOW);
  // если кнопка была отпущена и не отпущена сейчас
  if (buttonStateYellow && !buttonStateNowYellow) {
    delay(10);
    // считываем сигнал снова
    buttonStateNowYellow = digitalRead(BUTTON_PIN_YELLOW);
    if (!buttonStateYellow) {
      // если она всё ещё нажата
      // значит это клик! Инвертируем сигнал светодиода
      ledStateYellow = !ledStateYellow;
      if (ledStateYellow) {
        // посылаем на модули RS-485 символ «a»
        Serial1.print('a');
      } else {
        // посылаем на модули RS-485 символ «b»
        Serial1.print('b');
      }
    }
  }
  // запоминаем последнее состояние кнопки для новой итерации
  buttonStateYellow = buttonStateNowYellow;
}

Ведомое устройство

slaveSimple.ino
// даём разумное имя для пина, к которому подключен светодиод
#define LED_PIN_YELLOW   8
 
void setup()
{
  // открываем последовательный порт на пинах 1 и 0
  // к которому подключён модуль RS-485
  Serial1.begin(9600);
  // 5 пин в режим выхода
  pinMode(LED_PIN_YELLOW, OUTPUT);
}
 
void loop()
{
  // если появились данные с модуля RS-485
  if (Serial1.available() > 0) {
    // считываем
    char c = Serial1.read();
    // если символ равен 'a'
    if (c == 'a') {
      // зажигаем светодиод
      digitalWrite(LED_PIN_YELLOW, HIGH);
    } else if (c == 'b') {
      // если символ равен 'b'
      // гасим светодиод
      digitalWrite(LED_PIN_YELLOW, LOW);
    }
  }
}

При нажатии на кнопку — светодиод загорится, при повторном — погаснет.

Сложная сеть

Добавьте в сеть ещё одно устройство Slave 2. Соедините контакты питания V и G у Slave 1 и Slave 2. Так устройство Slave 2 будет получать не только данные, но и питание от Slave 1. Подключите к Master ещё одну кнопку (Troyka-модуль) к пину A3, а к Slave 2 светодиод «Пиранья» (Troyka-модуль) к 8 пину.

При передаче питания по сети длинна провода между источником питания и приёмникам не должна превышать 50 метров.

Прошейте устройства этими скетчами.

Ведущее устройство

masterComplex.ino
// даём разумное имя для пинов, к которым подключены кнопки
#define  BUTTON_PIN_YELLOW   A4
#define  BUTTON_PIN_BLUE     A3
 
// была ли жёлтая кнопка отпущена?
boolean buttonStateYellow = true;
// была ли синяя кнопка отпущена?
boolean buttonStateBlue = true;
 
// состояние жёлтого светодиода
boolean ledStateYellow = false;
// состояние синего светодиода
boolean ledStateBlue  = false;
 
void setup()
{
  // открываем последовательный порт на Serial
  Serial.begin(9600);
  // открываем последовательный порт на пинах 1 и 0
  Serial1.begin(9600);
  // 5 пин в режим выхода
  pinMode(5, OUTPUT);
  // подаём высокий уровень на 5 пин
  // значит устройство будет передавать данные
  digitalWrite(5, HIGH);
}
 
void loop()
{
  // отпущена ли кнопка прямо сейчас
  boolean buttonStateNowYellow = digitalRead(BUTTON_PIN_YELLOW);
  boolean buttonStateNowBlue = digitalRead(BUTTON_PIN_BLUE);
  // если кнопка была отпущена и не отпущена сейчас
  if (buttonStateYellow && !buttonStateNowYellow) {
    delay(10);
    // считываем сигнал снова
    buttonStateNowYellow = digitalRead(BUTTON_PIN_YELLOW);
    if (!buttonStateYellow) {
      // если она всё ещё нажата
      // значит это клик! Инвертируем сигнал светодиода
      ledStateYellow = !ledStateYellow;
      if (ledStateYellow) {
        // посылаем на модули RS-485 символ «a»
        Serial1.print('a');
      } else {
        // посылаем на модули RS-485 символ «b»
        Serial1.print('b');
      }
    }
  }
  // запоминаем последнее состояние кнопки для новой итерации
  buttonStateYellow = buttonStateNowYellow;
  // если кнопка была отпущена и не отпущена сейчас
  if (buttonStateBlue && !buttonStateNowBlue) {
    delay(10);
    // считываем сигнал снова
    buttonStateNowBlue = digitalRead(BUTTON_PIN_BLUE);
    if (!buttonStateNowBlue) {
      // если она всё ещё нажата
      // значит это клик! Инвертируем сигнал светодиода
      ledStateBlue = !ledStateBlue;
      if (ledStateBlue) {
        // посылаем на модули RS-485 символ «y»
        Serial1.print('y');
      } else {
        // посылаем на модули RS-485 символ «z»
        Serial1.print('z');
      }
    }
  }
  // запоминаем последнее состояние кнопки для новой итерации
  buttonStateBlue = buttonStateNowBlue;
}

Ведомое устройство 1

slaveComplexOne.ino
// даём разумное имя для пина, к которому подключен светодиод
#define LED_PIN_YELLOW   8
 
void setup()
{
  // открываем последовательный порт на пинах 1 и 0
  // к которому подключён модуль RS-485
  Serial1.begin(9600);
  // 5 пин в режим выхода
  pinMode(LED_PIN_YELLOW, OUTPUT);
}
 
void loop()
{
  // если появились данные с модуля RS-485
  if (Serial1.available() > 0) {
    // считываем
    char c = Serial1.read();
    // если символ равен 'a'
    if (c == 'a') {
      // зажигаем светодиод
      digitalWrite(LED_PIN_YELLOW, HIGH);
    } else if (c == 'b') {
      // если символ равен 'b'
      // гасим светодиод
      digitalWrite(LED_PIN_YELLOW, LOW);
    }
  }
}

Ведомое устройство 2

slaveComplexTwo.ino
// даём разумное имя для пина, к которому подключен светодиод
#define LED_PIN_BLUE   8
 
void setup()
{
  // открываем последовательный порт на пинах 1 и 0
  // к которому подключён модуль RS-485
  Serial1.begin(9600);
  // 5 пин в режим выхода
  pinMode(LED_PIN_BLUE, OUTPUT);
}
 
void loop()
{
  // если появились данные с модуля RS-485
  if (Serial1.available() > 0) {
    // считываем
    char c = Serial1.read();
    // если символ равен 'y'
    if (c == 'y') {
      // зажигаем светодиод
      digitalWrite(LED_PIN_BLUE, HIGH);
    } else if (c == 'z') {
      // если символ равен 'z'
      // гасим светодиод
      digitalWrite(LED_PIN_BLUE, LOW);
    }
  }
}

При нажатии на жёлтую кнопку — светодиод загорится на Slave 1, при повторном — погаснет. Синяя кнопка аналогично включает и выключает светодиод на Slave2 .

Элементы платы

Микросхема SN65176BDR

Микросхема SN65176BDR (MAX485) — это приёмопередатчик на интерфейсе RS-485.

RS-485 — один из наиболее распространенных способов передачи сигнала по проводам на длинные расстояния.

Устройства в такой сети соединяются витой парой — двумя скрученными проводами. В основе интерфейса RS-485 лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных — один сигнала передаётся сразу по двум проводам. По одному проводу (условно A) идет оригинальный сигнал, по другому (условно B) — его инверсная копия. Если на одном проводе 1, то на другом 0 и наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда есть разность потенциалов: при 1 она положительна, при 0 — отрицательна.

Клеммник интерфейса RS-485

Клеммники под винт предназначены для подключения устройства в шину RS-485 с возможностью передачи питания.

Обозначения
на клеммнике
Назначение
A и B Для подключения дифференциальной пары проводов (шина RS-485)
V и G Для передачи или приёма питания от других модулей

Troyka контакты

1 группа

  • Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.
  • Питание (V) — соедините с питанием микроконтроллера.
  • Сигнальный (RO) — цифровой выход приемопередатчика. Используется для передачи данных в микроконтроллер. Подключите к пину RX микроконтроллера.

2 группа

  • Сигнальный (↑↓) — подключите к сигнальному пину микроконтроллера. Служит для выбора режима модуля — приёмник или передатчик. При высоком уровне — работа на прием, при низком — на передачу.
  • Не используется.
  • Сигнальный (DI) — цифровой вход приемопередатчика. Используется для приёма данных из микроконтроллера. Подключите к пину TX микроконтроллера.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
RX и TX Мигают при обмене данными между RS485 и управляющим устройством.
DIR Горит, если модуль в режиме передатчика

Обвязка для согласования уровней напряжения

Необходима для сопряжения устройств с разными питающими напряжениями. В нашем случае это может быть управляющая плата Iskra JS с 3,3 вольтовой логикой и RS485(Troyka-модуль) с 5 вольтовой логикой.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

  • Напряжение питания: 3,3–5 В
  • Потребляемый ток: 10 мА
  • Максимальное расстояние связи: 1200 м
  • Максимальное количество узлов в сети: 32
  • Интерфейс: последовательный порт (UART)
  • Чип RS-485: SN65176BDR (MAX485)
  • Габариты: 25,4×25,4 мм

Ресурсы