RS485总线是工业运用中十分老练的技能，是现代通讯技能的工业规范之一。RS485总线用于多站互连十分便利，用一对双绞线即可完结，选用平衡发送和差分接纳，即在发送端驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出，在接纳端接纳器将差分信号变成TTL电平，因而具有抗共模搅扰的才干。依据RS485规范，传送数据速率达100 kb/s时通讯间隔可达1200 m。
RS485在嵌入式体系中的运用十分广泛。嵌入式体系能够经过RS485接口来操控终端设备。因为RS485是半双工形式，因而发送和接纳的方向切换需求咱们的重视和研讨。假如方向切换办法挑选欠好或许会导致RS485驱动才干下降、软件履行功率下降，乃至导致体系反常等问题。
本文别离给出硬件完结RS485方向切换和软件完结RS485方向切换两种办法。两种办法各有长处，硬件办法操控起来比较简略。软件办法的驱动才干更好，可是和嵌入式渠道联系比较亲近，不同的渠道都需求调试和验证。
1 硬件办法操控RS485方向
图1所示为硬件操控RS485的电路图。电路中运用2N7002LT1G MOS场效晶体管把UART_TXD_485这个MCU输出的RS485发送信号逻辑取反后送给RS485芯片的RE/DE PIN脚。操控的原理是，当UART_TXD_485输出低电平时RS485芯片的DE使能;输出高电平时RE使能。默许状况下UART_TXD_485是高电平，RS485芯片处于接纳状况。发送数据时，UART_TXD_485上面有凹凸电平信号改变，低电平信号经过RS485芯片SP3072EENL/TR直接输出，高电平信号经过外部上下拉电阻来操控。
这种办法的长处是操控简略，软件不需求做额定的作业，操控RS485像操控RS232相同。可是这种办法的缺陷是驱动才干或许缺乏，因为这种操控办法没有彻底发挥出RS485驱动芯片自身的驱动才干，输出信号依赖于外部上下拉电阻，因而在杂乱环境下，比如许多负载需求操控时，就会存在驱动才干缺乏的问题。可是在一些简略的环境或许软件完结较杂乱的渠道下，运用这种办法仍是切实可行的。
图1 硬件操控RS485电路图
2 软件办法操控RS485方向
2.1 驱动才干剖析
在杂乱的RS485操控环境下，用上面介绍的硬件办法来操控RS485的方向会存在比较杰出的驱动才干缺乏的问题。修正上述操控办法，将TTL这一侧的2线操控改为3线操控，便是将收发操控信号不必当时的/TXD来操控，而从主控分出一根GPIO线来操控收发。
依照输出电流核算，3线操控办法相对用2线操控的总线上下拉作为输出的办法，其驱动才干进步了25~50倍(不同厂家不同类型有差异)，假如辅以终端电阻灵敏装备的办法，RS485的驱动才干将彻底不是问题。表1是两种操控办法驱动才干的比照。
2.2 软硬件环境
图2 软件操控办法中的硬件规划
软件操控办法选用图2的硬件规划，图中很杰出的修正是运用MCU的GPIO来操控RE和DE.RS485芯片的供电选用5 V供电，进步驱动才干。RS485芯片的RE和DE操控运用MCU的GPIO输出凹凸电平来操控。简略来说便是，在RS485进行数据传输时，经过GPIO来操控传输方向。这儿选用的MCU是TI公司的DM8168处理器来完结软件的RS485切换功用。软件版别运用UBoot2010.06和linux2.6.37。用软件来完结RS485的收发，尽量要确保履行功率;要到达上面的意图就需求对串口驱动进行调试，运用串口驱动用到的软件资源和串口操控器自身的硬件资源来完结RS485的操控。
表1 软件和硬件操控办法驱动才干的比照
2.3 UBoot代码修正
需求修正的文件：
① board/ti/ti8168/evm.c
② drivers/serial/ns16550.c
③ include/configs/ti8168_evm.h
ti8168_evm.h文件中添加切换宏界说：
#define CONFIG_RS485_DIR_SW 1
evm.c文件中添加切换函数：
void rs485_dir_sw(int rs485_dir){
if (rs485_dir ==0)
_raw_writel(RS485_DIR_MASK, TI81XX_GPIO1_CLEARDATAOUT);
else
_raw_writel(RS485_DIR_MASK, TI81XX_GPIO1_SETDATAOUT);
}
s16550.c串口驱动文件中添加RS485方向操控：
void NS16550_putc(NS16550_t com_port, char c){
#ifdef CONFIG_RS485_DIR_SW
rs485_dir_sw(1);
#endif
……//此处代码省掉
#ifdef CONFIG_RS485_DIR_SW
while((serial_in(&com_port->lsr) & UART_LSR_TEMT) == 0)
rs485_dir_sw(0);
#endif
}
其间UART_LSR_TEMT表明发送BUF和移位寄存器为空。默许状况下RS485是接纳状况，一旦要发送数据，就把RS485切换为发送状况。发送完数据后，等候发送BUF和移位寄存器为空，然后切换回接纳状况，这儿无需运用timeout。
2.4 Linux代码修正
需求修正的文件：
① arch/arm/machomap2/bordti8168evm.c
② drivers/serial/omapserial.c
③ include/linux/serial_core.h
serial_core.h文件，uart_port结构体中添加set_rs485_direction函数指针，用于履行RS485的方向切换void (*set_rs485_direction)(int rs485_dir);本来考虑在uart_ops结构体中添加的，可是这个结构体是常量类型，对它不作改动，因而加到了uart_port结构体中。在该文件中添加相关宏界说和函数指针类型用于函数注册：
#define SET_RS485_RX0
#define SET_RS485_TX1
typedef void (*set_rs485_direction_t)(int rs485_dir);//用于函数注册
omapserial.c文件首要做了如下几点改动：
① 添加omap_rs485_dir_fun大局的函数指针。
static set_rs485_direction_t omap_rs485_dir_fun[OMAP_MAX_HSUART_PORTS]={NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL}
② 外部驱动运用omap_rs485_dir_fun_reg注册函数对omap_rs485_dir_fun进行赋值。
void omap_rs485_dir_fun_reg(int port_num, set_rs485_direction_t rs485_dir_fun){
if (port_num>=OMAP_MAX_HSUART_PORTS)
printk(KERN_ERR “%s, port_num error max is %d, but %d \”, __FUNCTION__, OMAP_MAX_HSUART_PORTS-1, port_num);
omap_rs485_dir_fun[port_num]= rs485_dir_fun;
}
EXPORT_SYMBOL(omap_rs485_dir_fun_reg);
③ serial_omap_probe函数中对操控程序中用到的up->port.set_rs485_direction进行赋值。
up->port.set_rs485_direction= omap_rs485_dir_fun[pdev->id];
④ 默许状况下RS485处于接纳状况。
⑤ serial_omap_enable_ier_thri函数中把RS485切换为发送状况。
static incline void serial_omap_enable_ier_thri(struct uart_omap_port *up){
if (!(up->ier & UART_IER_THRI)) {
/* rs485 dir change to tx */
if (up->port.set_rs485_direction != NULL)
up->port.set_rs485_direction(SET_RS485_TX);
……//此处代码省掉
}
}
⑥ serial_omap_stop_tx函数中把RS485切换为接纳状况。
static void serial_omap_stop_tx(struct uart_omap_port *port){
……//此处代码省掉
if (up->ier & UART_IER_THRI) {
up->ier &= ~UART_IER_THRI;
serial_out(up, UART_IER, up->ier);
/* rs485 dir change to rx */
if (port->set_rs485_direction != NULL)
port->set_rs485_direction(SET_RS485_RX);
}
}
⑦ transmit_chars更改一下，原先的代码是当没有更多的字符要发送(环形缓冲为空)时需求封闭发送中止，这时串口操控器发送BUF和移位寄存器中仍是有数据的，这些数据串口操控器主动发送完结后才算完毕，因为现已封闭了发送中止，因而发送完毕后就没有中止发生了。可是RS485切换方向需求比及彻底发送完结后才干进行。因而对transmit_chars函数做了修正。调用serial_omap_stop_tx函数前判别发送BUF和移位寄存器是否为空，假如为空就能够切换方向了。简而言之，拖延了发送中止的封闭时刻。
static void transmit_chars(struct uart_omap_port *up){
……//此处代码省掉
if (uart_circ_empty(xmit) || uart_tx_stopped(&up->port)) {
if (up->port.ops->tx_empty(&up->port)==0)
return;//added for last transmit
serial_omap_stop_tx(&up->port);
return;
}
……//此处代码省掉
if (uart_circ_empty(xmit)) {
if (up->port.ops->tx_empty(&up->port)==0)
return;//added for last transmit
serial_omap_stop_tx(&up->port);
}
}
⑧ arch/arm/machomap2/boardti8168evm.c文件在ti8168_evm_init函数中调用omap_rs485_dir_fun_reg函数注册RS485切换函数。
2.5 试验成果剖析
上述软件修正有如下几个长处：不添加硬件开支;不添加和运用任何硬件资源;不添加软件开支;不影响软件履行功率;硬件操控是电信号操控，方向切换和TX绑定;软件操控是整个发送缓冲区完结发送后再进行方向切换，操控完结上愈加合理。
对软件切换RS485做了根本的测验，状况如下：
① 操控台操作。整个发动打印信息正常。UBoot和Kernel下操控作用和硬件操控相同，能够很流畅地进行指令的输入和回显，串口终端添加输入字符间的延时后能够进行装备的张贴。内核在115 200和38 400下别离进行测验OK。
② 内核下加大担任进行大数据量的发送。添加负载，开多个ping包进程(发生许多中止)、Nand Flash的操作、CPU占有率挨近100%条件下，经过RS485输出许多数据，没有乱码，校验OK。
③ 极高的实时性。
因为本文给出的软件完结办法是根据Linux内核完结的，因而很好地确保了方向操控的实时性。实践成果显现，DM8168数据发送完结到发生方向操控信号之间的时刻在25 μs左右，简直能够忽略不计。而有些规划在用户空间运用运用程序进行方向切换的办法会导致20 ms以上的延时，导致了一系列反常问题的发生。
结语
本文详细描述了RS485方向操控的硬件和软件两种完结办法。两种操控办法各有特点，硬件操控办法完结简略，不需求软件干涉，对软件而言RS485串口收发就像RS232相同简略。软件操控办法能够极大地进步整个RS485线路的驱动才干，本文给出的根据Linux内核的操控办法又很好地确保了RS485方向切换的实时性，满意了有用性要求。这两种办法在许多场合现已得到了很好的运用和验证。特别是软件完结办法，能够扩
