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【分享开发笔记，赚取电动螺丝刀】使用STM32F103ZE主控调试RS485通讯的避坑经验

keyboard007

工程师

2025-05-05 20:54:35 打赏

只看楼主 1楼

最近项目上面的使用的温控表进行的产品的迭代升级，导致之前写的串口通讯部分代码出现了问题，这里和大家分享一些，在工作中的经验分享

一：硬件图纸如下所示：

这里设计的时候选用的SP3485通讯芯片；这里简单介绍一下SP3485芯片的主要特征如下所示：

兼容标准：符合RS-485和RS-422协议，支持半双工通信。

工作电压：+3.3V供电，兼容5V逻辑电平。

数据传输速率：最高可达10Mbps（取决于线路长度和条件）。

低功耗：

静态电流典型值300μA（待机模式更低）。

支持节电模式（通过使能引脚控制）。

驱动能力：最多支持32个节点并联（标准RS-485负载）。

抗干扰能力：

±15kV ESD保护（人体放电模型，HBM）。

总线引脚（A/B）具备±12V共模电压范围。

工作温度：工业级（-40°C至+85°C）。

当然这里选用的SP3485的主要原因还是和CPU的TTL信号的电平相同，毕竟选用的是3.3V的供电电压；

二：串口3的初始化部分：

这里串口3可以使用DMA的方式进行数据的传输，所以我当初配置的时候就选择使用DMA的方式，代码如下：

标准库：串口3的接收DMA初始化

void DMA_USART3_RX_Configuration(void)
{ 
  DMA_InitTypeDef DMA_USART3_RX_InitStructure;   //定义USART3的接收DMA结构体

  DMA_DeInit(DMA1_Channel3);  
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART3_DR_Base;
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)cUSART3RecvBuffer;
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_BufferSize = USARTBUFRXLEN3;     //接收产生中断的长度
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;    //循环模式，接收数据循环存入
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh; //最高优先级
  DMA_USART3_RX_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;

  DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_USART3_RX_InitStructure);
}

串口3的发送DMA初始化部分：

void DMA_USART3_TX_Configuration(int length)
{
 DMA_InitTypeDef DMA_USART3_TX_InitStructure;   //定义USART3的发送DMA结构体，用于在发送的时候，重新初始化DMA通道
 
  /* DMA1 Channel2 (triggered by USART3 Tx event) Config */
  DMA_DeInit(DMA1_Channel2);  
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART3_DR_Base;
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)cUSART3SendBuffer;
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_BufferSize = length;   //发送缓冲区USART3
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;	//高优先级
  DMA_USART3_TX_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
  DMA_Init(DMA1_Channel2, &DMA_USART3_TX_InitStructure);
  
}

串口3的发送函数如下所示：

bool SendDataToUSART3(char length)
{ 
	
  if(bUART3BusyFlag)
  return FALSE;

  GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);//RS485发送使能
  bUART3BusyFlag = TRUE;
  iUSART3SendLength = length; 
  iUSART3SendPoint = 0;
  
  USART_ITConfig(USART3,USART_IT_TXE, ENABLE);   //使能串口中断	 
  return TRUE;
}

这里分享一下串口3的中断函数处理部分：

void USART3_IRQHandler(void)
{
  u8 temp3;
  //RX
  if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)
  {       
	   temp3 = USART_ReceiveData(USART3);
	   USART_ClearITPendingBit(USART3,USART_IT_RXNE); 

	   if(bUSART3_RecvOK==TRUE)			//数据包未处理，不再接收
	   return;
	   bUSART3OverTime = USART3OVT;   //超时定时器
	   //读取接收的命令	 
	   cUSART3RecvBuffer[iUSART3RecvPoint] = temp3;
	   iUSART3RecvPoint++;
	   if(iUSART3RecvPoint >= 15)	//已经接收到10个数据
	   {
		  bUSART3_RecvOK = TRUE;
		  iUSART3RecvPoint = 0;
	   }	                
  }
  else //Tx 如果既非接受中断，也非发送中断，则判断是否为溢出中断
  {
    //Tx
     if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TXE) != RESET)
     {  
        temp3 = iUSART3SendLength;   
        USART_SendData(USART3, cUSART3SendBuffer[iUSART3SendPoint++]);   
        if(iUSART3SendPoint >= temp3) //发送完毕
        {       
           iUSART3SendPoint = 0;
           USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, DISABLE);
		   bUART3BusyFlag = FALSE;  //发送完毕，复位忙标志
		   GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);	//接受使能
        }
     }
      else if(USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_ORE) != RESET)
	     temp3 = USART_ReceiveData(USART3);	   //依次读取USART_SR和USART_DR寄存器，可以清零ORE标志
  } 
}

串口3的中断处理函数，当初是在串口1的通讯部分移植过来的，在和串口工业屏的通讯时候，没有发现问题，当时就觉得这样写也是没有问题的，当判断发送完成中断时候，将SP3485的接收引脚切换到接收撞到就好。

然后分享一下读取温度表的当前温度的函数：

/***************************************************************************************
通过Modbus协议读取温度值
***************************************************************************************/
void FT807ModbusReadTemp(u8 Addr)
{
	unsigned short ui16CRC;
	cUSART3SendBuffer[0] = Addr;
	cUSART3SendBuffer[1] = 0x04;
	cUSART3SendBuffer[2] = 0x00;
	cUSART3SendBuffer[3] = 0x00;
	cUSART3SendBuffer[4] = 0x00;
	cUSART3SendBuffer[5] = 0x01;
	ui16CRC = ClcCRC16(&cUSART3SendBuffer[0],6);
	cUSART3SendBuffer[6] = ui16CRC>>8;
	cUSART3SendBuffer[7] = ui16CRC;
	cUSART3SendBuffer[8] = 0x00;
	cUSART3SendBuffer[9] = 0x00;
	cUSART3SendBuffer[10] = 0x00;
	SendDataToUSART3(11);  //发送数据
}

这里当时调试的发现，如果发送8个字节长度的数据，后面的两个字节不能正常的发出来，当时也没有多想，于是就多发了两个空字节的数据出来，以保证RS485的数据可以正常发出，当时调试的发现温控表返回的数据会有错误的情况：

如下图所示：

当时我还和厂家去沟通，厂家给我了一个上位机modbus软件进行测试，发现没有问题，当用给温度表加热时，数据是可以正常返回的，并没有温度响应不正常情况，我又开始怀疑SP3485的芯片问题，更换了SP3485芯片和MAX3485 两个厂家的硬件，发现问题依旧，我想这应该是我代码问题。

开始我并不确定该从何下手，去查找问题，但是我发现只有多发出两个字节长度，RS485芯片才能正常发出数据，会不会就是这里的原理，于是我有开始查找为什么会出现这样的稀奇古怪的问题；

于是我在网上查了下STM32中串口发送中断的相关的中断标志位：

１：USART_DR寄存器，这里相对应串口中断标志是USART_IT_TXE；只要USART_IT_TXE==1，就可以往USART_DR内传数据。

当USART_DR中的全部数据传送到移位寄存器后，此时USART_DR为空，USART_IT_TXE被设置为1，此时程序可以把下一个要发送的字节(操作USART_DR)可以写入USART_DR中。

２：移位寄存器，这里相对应串口中断标志是USART_IT_TC；只要USART_IT_TC==1，就可以往USART_DR内传数据。

当移位寄存器中的全部数据移出后，此时移位寄存器为空，USART_IT_TC被设置为1，此时程序可以把下一个要发送的字节(操作USART_DR)可以写入USART_DR中。

USART_IT_TC是移位寄存器把数据传输完后置1有效，只要把USART_IT_TC标志位置0就不再会进入中断

USART_IT_TXE是USART_DR寄存器为空就置1从而开启中断，所以一开始USART_DR寄存器没有数据时也会进入一下中断，因为只要寄存器空就进入中断所以USART_IT_TXE需要的是直接关掉中断，USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);

查到这里我似乎懂了为什么要多发两个字节了。

于是我修改了下，串口3的中断处理函数：

     if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TXE) != RESET)
     {  
        temp3 = iUSART3SendLength;   
        USART_SendData(USART3, cUSART3SendBuffer[iUSART3SendPoint++]);   
        if(iUSART3SendPoint >= temp3) //发送完毕
        {       
           iUSART3SendPoint = 0;
           USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, DISABLE);
					USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, ENABLE);
//		   bUART3BusyFlag = FALSE;  //发送完毕，复位忙标志
//		   GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);	//接受使能
        }
     }
		 else if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TC) != RESET)
     {  
			 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, DISABLE);
			 USART_ClearFlag(USART3,USART_FLAG_TC);
		   bUART3BusyFlag = FALSE;  //发送完毕，复位忙标志
		   GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);	//接受使能
     }
     else if(USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_ORE) != RESET)
	     temp3 = USART_ReceiveData(USART3);	   //依次读取USART_SR和USART_DR寄存器，可以清零ORE标志

当判断了移位寄存器中的数据为空时，再去将485芯片的接收引脚置为接收状态，同时修改了串口3接收函数的处理部分：

void FT807ModbusReadTemp(u8 Addr)
{
	unsigned short ui16CRC;

	cUSART3SendBuffer[0] = Addr;
	cUSART3SendBuffer[1] = 0x04;
	cUSART3SendBuffer[2] = 0x00;
	cUSART3SendBuffer[3] = 0x00;
	cUSART3SendBuffer[4] = 0x00;
	cUSART3SendBuffer[5] = 0x04;
	ui16CRC = ClcCRC16(&cUSART3SendBuffer[0],6);
	cUSART3SendBuffer[6] = ui16CRC>>8;
	cUSART3SendBuffer[7] = ui16CRC;

	SendDataToUSART3(8);  //发送数据
}

这里发送了8个字节长度的数据，发现可以正常发出了。然后用串口工具监测一下485的数据，发现通讯也正常了：

实物测试图如下所示：

避坑经验如下：

当时判断发送DR寄存器中断时候，错误就把485芯片的接收引脚置为接收状态，这时候串口中的数据并没有完全的发送出来，而是放到了移位寄存器里面，这也就是为什么会有两个字节长度的数据没有发出来的原因了，只有在触发了移位寄存器的中断时，再去将芯片的使能引脚置为接收状态就好了。然后分享下串口３的接收中断处理部分：

  if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)
  {       
	   temp3 = USART_ReceiveData(USART3);
	   USART_ClearITPendingBit(USART3,USART_IT_RXNE); 

	   if(bUSART3_RecvOK==TRUE)			//数据包未处理，不再接收
	   return;

	   bUSART3OverTime = USART3OVT;   //超时定时器		 
//		01 04 00 00 00 01 31 CA 01 04 02 01 00 B8 A0
//		01 06 00 00 03 E8 89 74         01 06 00 00 03 E8 89 74 			 
		 switch(backState3)
	   {
	   	  case 0:
		  		  if(temp3==0x01)    
						{ backState3 = 1; 
						cUSART3RecvBuffer[0] =temp3 ;
						}
				  else			
					  { backState3 = 0; }
	   			  break;
	   	  case 1:
		  		  if((temp3==0x04) ||((temp3==0x03) ) )  
							{ backState3 = 2;

						cUSART3RecvBuffer[1] =temp3 ;	iUSART3RecvPoint =1 ;	
							}
						else	if(temp3==0x06)   { backState3 = 3;
						cUSART3RecvBuffer[1] =temp3 ;	iUSART3RecvPoint =1 ;					}
else 
{			backState3 = 0; }
	   			  break;	   
	   	  case 2:
								iUSART3RecvPoint++;
								cUSART3RecvBuffer[iUSART3RecvPoint] = temp3;
//01 04 00 00 00 04 F1 C9 01 04 08 01 01 00 00 00 00 00 00 F5 01							 
							 if(iUSART3RecvPoint >= 12)	//已经接收到12个数据
							 {
								 iUSART3RecvPoint = 0;
								 backState3 = 0;
								 DealTempData();
							 }
	   			  break;
		  case 3:   iUSART3RecvPoint++;
								cUSART3RecvBuffer[iUSART3RecvPoint] = temp3;
//01 04 00 00 00 04 F1 C9 01 04 08 01 01 00 00 00 00 00 00 F5 01							 
							 if(iUSART3RecvPoint >= 7)	//已经接收到12个数据
							 {
								 iUSART3RecvPoint = 0;
								 backState3 = 0;
								 DealTempData();
							 }

				  break;
		 
			default :
				break ;
		}

接收处理代码有些乱，稍后移植一下标准的modbus通讯的代码在和大家分享经验；

与之前写的接收固定长度数据，再在接收buffer里面找帧头的方式相比，只在串口中断中接收正确的数据，容错率要好一些。当然这种类似状态机的处理方式，编写代码比较啰嗦、麻烦。

要是使用RS232或者是TTL通讯方式，估计这里也不会有类似的问题，毕竟硬件方面没有使能引脚的控制方式。

这里还是要说明一下：当初的温控表并不支持标准的modbus协议，而是自有的AI协议，当时温控表回复的数据比较慢，所以也没有发现问题，后来厂家把温控表升级了一下，支持了标准modbus协议，返回的数据的时间做了提升，要不然也不会发现这里底层的驱动代码存在问题，看来搞软件要经常的维护代码。

hymyfzgs

专家

2025-05-06 09:07:33 打赏

2楼

谢谢分享

jobs

院士

2025-05-09 11:23:22 打赏

3楼

这可是实战经验总结与分享。

谢谢楼主的分享了

jobs

院士

2025-05-09 17:41:00 打赏

4楼

嗯嗯，这个问题在STM32后续设计上是有优化的，而且效果还是不错的。

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