基于ARM9嵌入式的RS485总线接口设计,自动控制IO口实现通信方向控制.doc
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1、基于ARM9嵌入式的RS485总线接口设计,自动控制IO口实现通信方向控制随着ARM处理器应用的范围的不断深入,根据需求的不同ARM提供的外设也越来越丰富,常用的通信接口有RS232、RS485、CAN、以太网等。RS485总线凭其传输距离远、抗干扰能力强、价格低廉等优点在各种工业场合得到广泛的应用。设计使用ARM9处理器S3C2440内部集成的UART外设和RSM485模块构建具有电源隔离、电气隔离、总线保护的RS485总线接口,通过对嵌入式Linux系统RS232驱动程序的修改,使的在通过该修改后的串口驱动程序发送数据时,自动控制IO来实现RS485通信的方向控制,从而简化了RS485通信
2、的控制流程,Linux下RS485通信程序通过对该串口的读写,实现与RS485总线上的其他设备通信。1.通信接口的硬件设计S3C2440处理器片内集成了丰富的外设资源,可以方便的实现嵌入式应用中的各种接口通信。设计中用到了Samsung-ARM9-S3C2440,其片内集成的3个UART,在设计中UART0用于嵌入式Linux操作系统的控制台(console)接口,UART1作为RS232接口与其他RS232接口设备通信,UART3用作RS485的数据通信接口。由于ARM9处理器的IO电平与RS485的电气标准不同,RS485采用差分信号负逻辑,+2+6V表示“0”,-6-2V表示“1”。为了
3、达到RS485总线的电气特性标准,所以必须要外接电平转换芯片1,3-5,同时考虑工业应用环境恶劣等因素,需要考虑RS485总线的电源隔离、电气隔离、总线保护等因素,设计中用到广州周立功的RSM485模块。RSM485隔离收发器模块,是集成电源隔离、电气隔离、RS485接口芯片,总线保护器件于一身。该模块采用灌封工艺,具有很好的隔离特性,隔离电压高达2500VDC,最多支持400个节点,最高通信波特率115200。图1为系统中利用S3C2440中的UART2实现半双工的RS485总线的原理图,在同一时刻里数据只能往一个方向传输。其中的引脚CON为接收、发送控制脚,现在将其与S3C2440的IO引
4、脚相连,由该引脚的电平控制芯片数据的方向。要发送数据时将其置0,接收数据时将其置1。图1S3C2440-485接口2.软件设计2.1RS485通信设计图2中首先打开驱动部分针对RS485通信修改过的串口2,设置其串口参数,此时串口2处于RS485总线接收模式,然后向总线上第一个设备节点发送数据读取指令,完成select函数调用图1S3C2440-485接口初始化后,select函数根据用户设定的超时时间,等待设备返回数据,若select函数返回异常,则重新进行初始化,若在设定时间内,未接受到从设备的数据,select函数返回超时,则重设下一从设备节点等待超时时间,并发送下一设备数据读取指令,重
5、新进入select等待设备返回数据;若在设定时间内,接到从设备返回数据,则从串口接收缓冲读取数据,并完成用户协议数据解析,完成一次主从设备的数据通信,然后轮询到下一设备。图2RS485通信软件流程2.2RS485驱动设计设计中使用ARM9处理器S3C2440内部集成的UART外设和RSM485模块构建而成,其驱动程序与RS232驱动程序相比多了一个通信方向控制引脚的控制,所以在Linux操作系统中,完全可以借助内核的串口驱动添加方向控制IO相关代码即可实现4,6,7。在linux2.6.32内核源码中,串口驱动相关代码在文件linux-2.6.32.2/drivers/seria/samsun
6、g.c中,为了实现RS485的通信,修改部分主要包括3个部分:(1)在串口驱动的初始化代码中加入RS485通信方向控制IO口设备的初始化工作,关键代码片段为:if(port-line=2)/如果初始化的是串口2s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPH0,S3C2410_GPH0_OUTP);/将GPG2,设为输出功能s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPH0,0);/设为高电平,使串口启动时处于接收数据状态。RS485方向控制IO口初始化使用到了2个内核函数(在arch/arm/plat-s3c24xx/gpio.c),其函数原型为:voids3c2
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