rsを使用したstm32f103c8とarduinouno間のシリアル通信

通信プロトコルは、デジタル電子機器と組み込みシステムの不可欠な部分です。複数のマイクロコントローラーと周辺機器のインターフェースがある場合は常に、大量のデータを交換するために通信プロトコルを使用する必要があります。利用可能なシリアル通信プロトコルには多くの種類があります。RS485はシリアル通信プロトコルの1つであり、産業プロジェクトや重機で使用されます。

前のチュートリアルで、ArduinoUnoとArduinoNano間のRS485シリアル通信について学びました。このチュートリアルは、STM32F103C8マイクロコントローラーでのRS-485シリアル通信の使用に関するものです。STM32マイクロコントローラーを初めて使用する場合は、Arduino IDEを使用したSTM32入門：LEDの点滅から始めて、ここですべてのSTM32プロジェクトを確認してください。

このチュートリアルでは、マスターSTM32F103C8には、RS-485シリアル通信を使用してスレーブArduinoUnoに存在する3つのLEDのステータスを制御するために使用される3つのプッシュボタンがあります。

RS-485シリアル通信の仕組みを理解することから始めましょう。

RS-485シリアル通信

RS-485は、クロックを必要としない非同期シリアル通信プロトコルです。差動信号と呼ばれる手法を使用して、あるデバイスから別のデバイスにバイナリデータを転送します。

では、この差動信号転送方法は何ですか？

差動信号方式は、正と負の5Vを使用して差動電圧を生成することによって機能します。2線を使用する場合は半二重通信を提供し、4線を使用する場合は全二重通信を提供します。

この方法を使用することにより：

• RS-485は最大30Mbpsのより高いデータ転送速度をサポートします。
• また、RS-232プロトコルと比較して最大のデータ転送距離を提供します。最大1200メートルまでのデータを転送します。
• RS-232に対するRS-485の主な利点は、単一のマスターを備えた複数のスレーブですが、RS-232は単一のスレーブのみをサポートします。
• RS-485プロトコルに接続された最大32のデバイスを持つことができます。
• RS-485のもう1つの利点は、差動信号方式を使用して転送するため、ノイズの影響を受けません。
• RS-485はI2Cプロトコルと比較して高速です。

RS-485モジュールは、シリアルポートを備えた任意のマイクロコントローラに接続できます。マイクロコントローラでRS-485モジュールを使用するには、Maxim MAX485ICに基づく5VMAX485 TTLからRS485と呼ばれるモジュールが必要です。これは、1200メートルの長距離でのシリアル通信を可能にし、双方向であり、半二重のデータ転送速度は2.5です。 Mbps。このモジュールには5Vの電圧が必要です。

RS-485ピンの説明：

ピン名	説明
VCC	5V
A	非反転受信機入力 非反転ドライバー出力
B	受信機入力の反転 ドライバー出力の反転
GND	GND（0V）
R0	レシーバー出力（RXピン）
RE	レシーバー出力（LOW-有効）
DE	ドライバー出力（HIGH-Enable）
DI	ドライバ入力（TXピン）

RS485モジュールには次の機能があります。

• 動作電圧：5V
• オンボードMAX485チップ
• RS485通信の低消費電力
• スルーレート制限トランシーバー
• 5.08mmピッチ2P端子
• 便利なRS-485通信配線
• チップのすべてのピンは、マイクロコントローラーを介して制御することができます
• ボードサイズ：44 x 14mm

このモジュールをSTM32F103C8およびArduinoUNOで使用するのは非常に簡単です。マイクロコントローラのハードウェアシリアルポートが使用されます。STM32とarduinoUNOのハードウェアシリアルピンを以下に示します。

• STM32F103C8の場合：ピンPA9（TX）およびPA10（RX）
• Arduino Unoの場合：ピン0（RX）および1（TX）

プログラミングだけの使用も簡単ですSerial.printを（） RS-485およびへの書き込みにSerial.Read（） RS-485およびピンから読み取るDE&REのRS-485が行われ、データを受信するためのLOWをして作られたにHIGHをRS-485バスにデータを書き込みます。

必要なコンポーネント

• STM32F103C8
• Arduino UNO
• MAX485 TTLからRS485へのコンバータモジュール-（2）
• 10Kポテンショメータ
• プッシュボタン-3
• LED-3
• 抵抗器
• ブレッドボード
• 接続線

回路図

このチュートリアルでは、STM32F103C8が1つのRS-485モジュールでマスターとして使用され、ArduinoUNOが別のRS-485モジュールでスレーブとして使用されます。

RS-485とSTM32F103C8（マスター）間の回路接続：

RS-485	STM32F103C8
DI	PA9（TX1）
DE RE	PA3
R0	PA10（RX1）
VCC	5V
GND	GND
A	スレーブRS-485のAへ
B	スレーブRS-485のBへ

3つのプッシュボタンを備えたSTM32F103C8：

10kの3つのプルダウン抵抗を備えた3つの押しボタンがSTM32F103C8のピンPA0、PA1、PA2に接続されています。

RS-485とArduinoUNO（スレーブ）間の回路接続：

RS-485	Arduino UNO
DI	1（TX）
DE RE	2
R0	0（RX）
VCC	5V
GND	GND
A	マスターRS-485のAへ
B	マスターRS-485のBへ

330オームの抵抗を備えたLEDのアノードがArduinoUNOのピン4、7、8に接続され、LEDのカソードがGNDに接続されている場合、3つのLEDが使用されます。

RS485シリアル通信用のSTM32F103C8とArduinoUNOのプログラミング

Arduino IDEは、STM32とArduinoUNOの両方のボードの開発とプログラミングに使用されます。ただし、[ツール]-> [ポートとボード]から[ツール]-> [ボード]から対応するポートを選択していることを確認してください。問題や疑問を見つけた場合は、ARDUINOIDEでのSTM32のプログラミングを参照してください。このチュートリアルのプログラミングは、STM32F103C8（マスター）用とArduino UNO（スレーブ）用の2つのセクションで構成されています。両方のコードを以下に1つずつ説明します。

マスターとしてのSTM32F103C8

マスター側では、プッシュボタンのステータスが読み取られ、STM32F103C8のハードウェアシリアルポート1（PA9、PA10）を介してRS-485バスにシリアルに書き込まれます。また、現時点では外部ライブラリは必要ありません。Arduinoには、シリアル通信に必要なすべてのライブラリがあります。

9600のbuadrateでハードウェアシリアルピン（PA9、PA10）を使用してシリアル通信を開始します。

Serial1.begin（9600）;

STM32F103C8のピンPA0、PA1、PA2で押しボタンのステータスを読み取り、それらを変数button1val、button2val、button3valに格納します。ボタンが押されている場合は値がHIGHになり、押されていない場合はLOWになります。

int button1val = digitalRead（button1）; int button2val = digitalRead（button2）; int button3val = digitalRead（button3）;

ボタンの値をシリアルポートに送信する前に、RS-485のピンDEおよびREは、STM32F103C8のピンPA3に接続されているHIGHである必要があります（ピンPA3をHIGHにするには）。

digitalWrite（enablePin、HIGH）;

次に、これらの値をシリアルポートに配置し、押されたプッシュボタンに応じて値を送信します。ifelseステートメントを使用して、ボタンが押されたときに対応する値を送信します。

最初のボタンが押されると、条件が一致し、値「1」がArduinoUNOが接続されているシリアルポートに送信されます。

if（button1val == HIGH） { int num1 = 1; Serial1.println（num1）; }

同様に、ボタン2を押すと、値2がシリアルポートを介して送信され、ボタン3を押すと、値3がシリアルポートを介して送信されます。

else if（button2val == HIGH） { int num2 = 2; Serial1.println（num2）; } else if（button3val == HIGH） { int num3 = 3; Serial1.println（num3）; }

また、ボタンが押されていない場合、値0がArduinoUnoに送信されます。

else { int num = 0; Serial1.println（num）; }

これで、STM32をマスターとして構成するためのプログラミングが終了します。

スレーブとしてのArduinoUNO

スレーブ側では、Arduino UNOは、RS-485モジュールが接続されているArduino UNOのハードウェアシリアルポート（P0、1）で利用可能なマスターSTM32F103C8から送信される整数値を受信します。

値を読み取り、変数に格納するだけです。受信した値に応じて、対応するLEDがオンまたはオフになり、ArduinoGPIOに接続されます。

マスターから値を受け取るには、RS-485モジュールのピンDEとREをLOWにします。そのため、Arduino UNOのピン2（enablePin）はLOWになります。

digitalWrite（enablePin、LOW）;

次に、シリアルポートで利用可能な整数データを読み取り、それらを変数に格納します。

int receive = Serial.parseInt（）;

受信した値（0、1、2、3）に応じて、対応する3つのLEDの1つがオンになります。

if（receive == 1）//受信した値に応じて、対応するLEDがオンまたはオフになります { digitalWrite（ledpin1、HIGH）; } else if（receive == 2） { digitalWrite（ledpin2、HIGH）; } else if（receive == 3） { digitalWrite（ledpin3、HIGH）; } else { digitalWrite（ledpin1、LOW）; digitalWrite（ledpin2、LOW）; digitalWrite（ledpin3、LOW）; }

これで、ArduinoUNOのプログラミングとスレーブとしての構成が完了しました。また、これでArduinoUNOとSTM32の完全な構成が完了します。作業ビデオとすべてのコードは、このチュートリアルの最後に添付されています。

STM32F103C8とArduinoUNO間のRS485通信のテスト：

1.マスターSTM32に接続されているプッシュボタン-1を押すと、スレーブArduinoに接続されているLED1がオンになります。

2.マスターSTM32に接続されているプッシュボタン-2を押すと、LED2がオンになります。スレーブArduinoに接続されています。

3.同様に、プッシュボタン-3を押すと、スレーブArduinoに接続されたLED3がオンになります。

これで、STM32F103C8とArduinoUNO間のRS485シリアル通信が終了します。Arduino UNOおよびSTM32ボードは、ラピッドプロトタイピングに広く使用されているボードであり、これらのボードで多くの有用なプロジェクトを行ってきました。疑問や提案がある場合は、以下に書き込んでコメントしてください。