Comunicação serial Rs485 entre arduino uno e arduino nano

A escolha de um protocolo de comunicação para a comunicação entre microcontroladores e dispositivos periféricos é uma parte importante do sistema embarcado. É importante porque o desempenho geral de qualquer aplicativo incorporado depende dos meios de comunicação, pois está relacionado à redução de custos, transferência de dados mais rápida, cobertura de longa distância, etc.

Nos tutoriais anteriores, aprendemos sobre o protocolo de comunicação I2C e os protocolos de comunicação SPI no Arduino. Agora existe outro protocolo de comunicação serial chamado RS-485. Este protocolo usa uma comunicação serial assíncrona. A principal vantagem do RS-485 é a transferência de dados de longa distância entre dois dispositivos. E eles são mais comumente usados ​​em ambientes industriais com ruído elétrico.

Neste tutorial, aprenderemos sobre a comunicação serial RS-485 entre dois Arduinos e a demonstraremos controlando o brilho do LED conectado a um Arduino Slave do Arduino Mestre enviando valores ADC por meio do módulo RS-485. Um potenciômetro de 10k é usado para variar os valores de ADC no Master Arduino.

Vamos começar entendendo o funcionamento da comunicação serial RS-485.

Protocolo de comunicação serial RS-485

RS-485 é um protocolo de comunicação serial assíncrono que não requer pulso de clock. Ele usa uma técnica chamada de sinal diferencial para transferir dados binários de um dispositivo para outro.

Então, qual é esse método de transferência de sinal diferencial ??

O método de sinal diferencial funciona criando uma tensão diferencial usando 5 V positivo e negativo. Ele fornece uma comunicação Half-Duplex ao usar dois fios e Full-Duplex requer 4 quatro fios.

Usando este método

• RS-485 suporta maior taxa de transferência de dados de 30 Mbps no máximo.
• Ele também fornece distância máxima de transferência de dados em comparação com o protocolo RS-232. Ele transfere dados de até 1200 metros no máximo.
• A principal vantagem do RS-485 sobre o RS-232 é o escravo múltiplo com mestre único, enquanto o RS-232 suporta apenas escravo único.
• Pode ter no máximo 32 dispositivos conectados ao protocolo RS-485.
• Outra vantagem do RS-485 é que ele é imune ao ruído, pois eles usam o método de sinal diferencial para transferência.
• RS-485 é mais rápido em comparação com o protocolo I2C.

RS-485 em Arduino

Para usar RS-485 no Arduino, um módulo chamado 5V MAX485 TTL para RS485 que é baseado no Maxim MAX485 IC é necessário, pois permite a comunicação serial em longa distância de 1200 metros e é bidirecional. No modo half duplex, tem uma taxa de transferência de dados de 2,5 Mbps.

5V MAX485 TTL para o módulo RS485 requer uma tensão de 5V e usa níveis lógicos de 5V para que possa fazer interface com portas seriais de hardware de microcontroladores como o Arduino.

Possui os seguintes recursos:

• Tensão de operação: 5V
• Chip MAX485 integrado
• Um baixo consumo de energia para a comunicação RS485
• Transceptor com taxa de variação limitada
• Terminal 2P de passo de 5,08 mm
• Fiação de comunicação RS-485 conveniente
• Todos os pinos do chip podem ser controlados através do microcontrolador
• Tamanho da placa: 44 x 14 mm

Pin-Out de RS-485:

Nome do Pin	Usar
VCC	5V
UMA	Entrada do receptor não inversora Saída de driver não inversora
B	Invertendo a entrada do receptor Invertendo a saída do driver
GND	GND (0V)
R0	Receptor de saída (pino RX)
RÉ	Saída do receptor (LOW-Enable)
DE	Saída do driver (HIGH-Enable)
DI	Entrada do driver (pino TX)

Este módulo RS-485 pode ser facilmente conectado ao Arduino. Vamos usar as portas seriais de hardware do Arduino 0 (RX) e 1 (TX) (In UNO, NANO). A programação também é simples, basta usar o Serial.print () para escrever no RS-485 e Serial.Read () para ler no RS-485.

A parte da programação é explicada em detalhes posteriormente, mas primeiro vamos verificar os componentes necessários e o diagrama de circuito.

Componentes necessários

• Arduino UNO ou Arduino NANO (2)
• Módulo conversor MAX485 TTL para RS485 - (2)
• Potenciômetro 10K
• Display LCD 16x2
• CONDUZIU
• Tábua de pão
• Fios de conexão

Neste tutorial, o Arduino Uno é usado como mestre e o Arduino Nano é usado como escravo. Duas placas Arduino são usadas aqui, portanto, dois módulos RS-485 são necessários.

Diagrama de circuito

Conexão de circuito entre o primeiro RS-485 e o Arduino UNO (mestre):

RS-485	Arduino UNO
DI	1 (TX)
DE RÉ	8
R0	0 (RX)
VCC	5V
GND	GND
UMA	Para A do Slave RS-485
B	Para B do Slave RS-485

Conexão entre segundo RS-485 e Arduino Nano (Slave):

RS-485	Arduino UNO
DI	D1 (TX)
DE RÉ	D8
R0	D0 (RX)
VCC	5V
GND	GND
UMA	Para A do Mestre RS-485
B	Para B do Mestre RS-485

Conexão de circuito entre um LCD 16x2 e Arduino Nano:

LCD 16x2	Arduino Nano
VSS	GND
VDD	+ 5V
V0	Para o pino central do potenciômetro para controle de contraste do LCD
RS	D2
RW	GND
E	D3
D4	D4
D5	D5
D6	D6
D7	D7
UMA	+ 5V
K	GND

Um potenciômetro de 10K é conectado ao pino analógico A0 do Arduino UNO para fornecer entrada analógica e um LED é conectado ao pino D10 do Arduino Nano.

Programando Arduino UNO e Arduino Nano para comunicação serial RS485

Para programar ambas as placas, é usado o IDE Arduino. Mas certifique-se de ter selecionado a PORTA correspondente em Ferramentas-> Porta e Placa em Ferramentas-> Placa.

O código completo com um vídeo de demonstração é fornecido no final deste tutorial. Aqui estamos explicando parte importante do código. Existem dois programas neste tutorial, um para Arduino UNO (Master) e outro para Arduino Nano (Slave).

Explicação do código para mestre: Arduino UNO

No lado Master, basta pegar a entrada analógica no pino A0 variando o potenciômetro e então SerialWrite esses valores para o barramento RS-485 através das portas seriais de hardware (0,1) do Arduino UNO.

Para iniciar a comunicação serial nos pinos seriais de hardware (0,1), use:

Serial.begin (9600);

Para ler o valor analógico no pino A0 do Arduino UNO e armazená-lo em um potval variável, use:

int potval = analogRead (pushval);

Antes de escrever o valor potval na porta serial, os pinos DE e RE do RS-485 devem ser ALTOS que estão conectados ao pino 8 do Arduino UNO para tornar o pino 8 ALTO:

digitalWrite (enablePin, HIGH);

Em seguida, para colocar esses valores na porta serial conectada com o módulo RS-485, use a seguinte instrução

Serial.println (potval);

Explicação do código para Slave: Arduino NANO

No lado Slave, um valor inteiro é recebido do Master RS-485 que está disponível na porta serial do hardware do Arduino Nano (Pins -0,1). Basta ler esses valores e armazenar em uma variável. Os valores estão na forma de (0 -1023). Portanto, é convertido em (0-255) conforme a técnica PWM é usada para controlar o brilho do LED.

Então AnalogWrite aqueles valores convertidos para o pino LED D10 (é um pino PWM). Portanto, dependendo do valor do PWM, o brilho do LED muda e também exibe esses valores no display LCD 16x2.

Para que o RS-485 do Slave Arduino receba os valores do Mestre, basta deixar os pinos DE e RE do RS-485 BAIXOS. Portanto, o pino D8 (enablePin) do Arduino NANO é BAIXO.

digitalWrite (enablePin, LOW);

E para ler os dados inteiros disponíveis na porta serial e armazená-los em um uso variável

int pwmval = Serial.parseInt ();

Em seguida, converta o valor de (0-1023 para 0-255) e armazene-os em uma variável:

int convert = map (pwmval, 0,1023,0,255);

Em seguida, escreva o valor analógico (PWM) no pino D10 onde o ânodo LED está conectado:

analogWrite (ledpin, converter);

Para imprimir os valores PWM em display LCD 16x2, use

lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("PWM DO MASTER"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print (converter);

Controlando o brilho do LED com comunicação serial RS485

Quando o valor PWM é definido como 0 usando o potenciômetro, o LED é desligado.

E quando o valor PWM é definido em 251 usando o potenciômetro: O LED é LIGADO com brilho total, conforme mostrado na imagem abaixo:

Portanto, é assim que o RS485 pode ser usado para comunicação serial no Arduino.