Tinkering with Electronics...: rs485

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Arduino and RS485 (ENGLISH VERSION)

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NEWS => Are you interested in CAN Bus with Arduino? Visit http://secuduino.blogspot.com/

RS485 is a standard serial protocol, with bus topology where you can connect several devices in a very cheap way. Here will be explained how to create a microcontrollers network just with 2 wires.

It is based in a differential couple of wires with which we can get a half-duplex comunication channel. The driver has a configurable input that provides us the possibility to set our transceiver as sender or receiver.

What do we need apart of our Arduino?

MAX485
SN75176 (cheaper)

What will be it used for? It is a voltage level converter in order to use our UART as RS485 interface.

Ok, now we are ready to start. RS485 resides in the physical layer based on the OSI Model, so it just tell us about voltages, physic parameters,....

Recommended links:

http://www.i-micro.com/pdf/articulos/rs-485.pdf df
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm?appnote_number=763&CMP=WP-1
http://www.neoteo.com/rs485-domotica-al-alcance-de-tu-mano-15810.neo -alcance-de-tu-mano-15810.neo
RS485 Oscilloscope Screenshots
http://www.sbc-support.ch/faq/files/files.get.php?ZSESSIONID=n38bphov4ls4cdsvtbd8tl6jb4&fi_index=100179

Then, we need an structural way to send our information. We will use as frames a configuration already created by Fuji in their industrial variators.

Look at: http://www.cdautomation.com/download/ENG_L_M_FUJI_RS485_COMM_for_FRENIC-Mini.PDF L_M_FUJI_RS485_COMM_for_FRENIC-Mini.PDF

Let's take a look at the frame configuration:

Byte 1: Start Byte ( 0 hexadecimal ).
Byte 2-3: ASCII Arduino's address.
Byte 4: Byte ENQ, ACK or NAK (0x05h, 0x06h y 0x15h) .
Byte 5: ASCII Requested command.
Byte 6 y 7: ASCII Function number.
Byte 8: Sign byte (Positive 0x20h y Negative 2D)
Byte 9-12: ASCII of data bytes (0x00h-0xFFFFh)
Byte 13: Byte EOT (End of Text) (0x03h)
Byte 14-15: Checksum (addition from 2nd byte to 13th byte)

With this configuration we have

1 Byte indicating the Function Number
2 Bytes indicating the sub-function Number

So imagine the possibles combinations!!! For instance:
A01 Requet of value on Analog input 1
P01 Request Configuration of PWM 1 with setup data in DATA bytes
And so on!!!! Is not wonderful?

Notice:
- Commands are ASCII Coded
- Control bytes are not ASCII Coded
It is a nice feature due to, in case we receive a 0x00 (thinking it is the start byte), the program will understand it is the starting frame instead of as 0 value, because in this case, it should be sent as ASCII (0x30).

Please take a look at the ASCII Table, even better print it! :P Probably most of us we have a copy pasted in front of us all the time, wrong?
http://www.cs.utk.edu/~pham/ascii_table.jpg

Let's see an example:
Imagine we need an arduino(master) which will decide either switch on or switch off a remote lights. Then, it have to send a command on our RS485 network and then other arduino (slave) will interpretate the command and excute it.

Then, the master will follow the switchces state, a and as needed, the master will send the frame requesting switch on/off to the slave called 01. The function will be called D and number 0.(you can set it up as needed). So,
Master sends: Slave(01)-Request execution function(D)-SubFunction(0)
0x00 0x30 0x31 0x05 0x44 0x30 0x30 0x20 0x30 0x30 0x30 0x31 0x03 0x01 0xEE
Slave answers: AKNOWLEDGE (ACK).
0x00 0x30 0x31 0x06 0x44 0x30 0x30 0x20 0x30 0x30 0x30 0x31 0x03 0x01 0xEF

The salve's ACK frame has the following configuration(take a look at Byte 4 due to here is specified ACK)

Even better, watch the following video: http://www.youtube.com/watch?v=ABcjU0Ua-d4

Urgh!!!!Sorry but the switcher is just a couple of wires going from VCC to GND! ;)

In order to see the frames flowing on the net, you need just a USB <----> RS232 like FTDI232 or MAX232+MAX485,... If you have an Arduino PCB, notice you can remove the uC from its socket and you'll have an USB <---->Rs232 converter!

If you want to monitorize what is going on , you can use Hyperterminal, or any one that include some useful features as format output, saving options,....for instance we like:
RealTerm
FREE SERIAL TERMINAL MONITOR

Really nice if you want to sniff RS232 frames

In this example we have 3 arduinos connected. The master have 2 switchers used to switch on/off leds connected to each of the slaves.
.

Let's see how it works: http://www.youtube.com/watch?v=S9FSQaToVZ4

Now...THE CODE!

IMPORTANT:
Checksum are done directly in hex instead of convert it to ASCII. Change it could be necessary , to don't have problems. This entry is a howto paper to show you how RS485 works and explain how to implemnt a protocol, but is not 100% debbuged.

MASTER:

//----------------------------------
//RS 485
//By Igor Real
//24-06-09
//----------------------------------


byte            data[12];
unsigned long   previous_time;
unsigned long   previous_time2;
byte            times_repeat=5;
byte            times_repeat2=5;

byte            state=0;
byte            state2=0;

#define  pinCONTROL    02
#define  myaddress     01
  

void setup() {

   pinMode(13,OUTPUT);
   pinMode(pinCONTROL,OUTPUT);
   digitalWrite(13,HIGH);
   digitalWrite(12,LOW);
   pinMode(8,INPUT);
   pinMode(9,INPUT);
   digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
   Serial.begin(9600);
   Serial.println("Empezamos");
   state=0;
   state2=0;
}

void loop()
{

  if (digitalRead(8)==state){
    state=!state;
    times_repeat=0;  
  }
  if (digitalRead(9)==state2){
    state2=!state2;
    times_repeat2=0;  
  }

  
  
  
  if (times_repeat<4){
    Serial.flush();  
    //(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4)
    if (digitalRead(8)==HIGH){  
      sendMSG(48,49,68,48,48,32,48,48,48,49);
    }else {
      sendMSG(48,49,68,48,48,32,48,48,48,48);
    }
    times_repeat=times_repeat+1;
  
    previous_time=millis();
    while (((millis()-previous_time)<500) && (Serial.available()!=15)){
      ;;
    }
  
    if (Serial.available()>=15){
      if (receiveMSG()==1){
        Serial.println("Trama correcta");
        if (data[0]==48 && data[1]==49 && data[2]==6){
          //ACK  
          times_repeat=5;
          Serial.println("ACK recibido");
        }
      }
     }
   }  
  
  

  if (times_repeat2<4){
    Serial.flush();  
    //(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4)
    if (digitalRead(9)==HIGH){  
      sendMSG(48,50,68,48,48,32,48,48,48,49);
    }else {
      sendMSG(48,50,68,48,48,32,48,48,48,48);
    }
    times_repeat2=times_repeat2+1;
  
    previous_time2=millis();
    while (((millis()-previous_time2)<500) && (Serial.available()!=15)){
    ;;
    }
  
    if (Serial.available()>=15){
      if (receiveMSG()==1){
        //Serial.println("Trama correcta");
        if (data[0]==48 && data[1]==50 && data[2]==6){
          //ACK  
          times_repeat2=5;
          //Serial.println("ACK recibido");
        }
      }
    }
  }
  
  
  
}


//------------------------
//FUNCIONES
//------------------------

byte receiveMSG(){

  byte  byte_receive;
  byte  state=0;
  byte  cont1=1;
  byte  trace_OK=0;

  unsigned int checksum;
  unsigned int checksum_trace;
  
  
  
  while (Serial.available() > 0){
    
     byte_receive=Serial.read();
     if (byte_receive==00){
       state=1;
       checksum_trace=0;
       checksum=0;
       trace_OK=0;
       cont1=1;
     }else if (state==1 && cont1<=12){
       data[cont1-1]=byte_receive;
       checksum=checksum+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==13){
       checksum_trace=byte_receive<<8;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==14){
       checksum_trace=checksum_trace+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
       state=0;
       if (checksum_trace==checksum){
           trace_OK=1;
       }else{
         trace_OK=0;
       }
       break;
     }
  }
  return trace_OK;

}



void sendMSG(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+5+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(5,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)& 255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);

  
  
}



void sendACK(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+6+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(6,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)&255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
  
  
}

void sendNAK(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+6+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(15,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)&255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
  
  
}



byte hex2num(byte x){

  byte result;
  
  if (x>=48 && x<=57){
    result=x-48;  
  }else if (x>=65 && x<=70){
    switch(x){
      case 65:
        result=10;
        break;
      case 66:
        result=11;
        break;
      case 67:
        result=12;
        break;
      case 68:
        result=13;
        break;
      case 69:
        result=14;
        break;
      case 70:
        result=15;
        break;    
    }  
  }
  return result;  
}

SLAVES:

(you have to change myaddress to 01 or 02)

//----------------------------------
//RS 485
//By Igor Real
//24-06-09
//----------------------------------


byte  data[12];
byte  address;
byte  function;
byte  function_code;
unsigned int data_received;
byte  byte_receive;
byte  state=0;
byte  cont1=1;
byte  trace_OK=0;
unsigned int checksum;
unsigned int checksum_trace;

#define  pinCONTROL    02
#define  myaddress     02
  

void setup() {

   pinMode(13,OUTPUT);
   pinMode(pinCONTROL,OUTPUT);
   digitalWrite(2,LOW);
   Serial.begin(9600);
   Serial.println("Empezamos");

}

void loop()
{

   while (Serial.available() > 0){
    
     byte_receive=Serial.read();
     if (byte_receive==00){
       //Serial.println("Se ha recibido byte Start");
       state=1;
       checksum_trace=0;
       checksum=0;
       trace_OK=0;
       address=0;
       data_received=0;
       cont1=1;
     }else if (state==1 && cont1<=12){
       data[cont1-1]=byte_receive;
       checksum=checksum+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==13){
       checksum_trace=byte_receive<<8;
       cont1=cont1+1;
       //Serial.print("Primer Byte Checksum");      
       //Serial.print(checksum_trace,HEX);
     }else if (state==1 && cont1==14){
       checksum_trace=checksum_trace+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
       state=0;
       //Serial.println(byte_receive,HEX);
       //Serial.println("Recibida trama");
       //Serial.print("Checksum Trace= ");
       //Serial.println(checksum_trace,HEX);
       //Serial.print("Checksum= ");
       //Serial.println(checksum,HEX);
       //Serial.println(checksum,DEC);
       //Serial.println("Trama= ");
       //Serial.print(data[0]);
       //Serial.print(data[1]);
       //Serial.print(data[2]);
       //Serial.print(data[3]);
       //Serial.print(data[4]);
       //Serial.print(data[5]);
       //Serial.print(data[6]);
       //Serial.print(data[7]);
       //Serial.print(data[8]);
       //Serial.print(data[9]);
       //Serial.print(data[10]);
       //Serial.println(data[11]);      

       if (checksum_trace==checksum){
         trace_OK=1;
        
         address=(hex2num(data[0])<<4)+(hex2num(data[1]));
         function=data[3];
         function_code=(hex2num(data[4])<<4)+(hex2num(data[5]));
         data_received=(hex2num(data[7])<<12)+(hex2num(data[8])<<8)+(hex2num(data[9])<<4)+(hex2num(data[10]));
        
         //Serial.println("TRAZA CORRECTA");
         //Serial.println(address,DEC);
         //Serial.println(data_received);
         if (address==myaddress){
           if ((function=='D') && (function_code==0) && data[2]==5){
             if (data_received==1){
               digitalWrite(13,HIGH);
               //Serial.println(data_received,DEC);
               sendACK(data[0],data[1],data[3],data[4],data[5],data[6],data[7],data[8],data[9],data[10]);
             }else if (data_received==0){
               digitalWrite(13,LOW);
               sendACK(data[0],data[1],data[3],data[4],data[5],data[6],data[7],data[8],data[9],data[10]);
             }
           }
         }
       }else{
         //Serial.println("TRAZA INCORRECTA");  
         sendNAK(data[0],data[1],data[3],data[4],data[5],data[6],data[7],data[8],data[9],data[10]);
       }
     }

  }
  
}


//------------------------
//FUNCIONES
//------------------------

byte receiveMSG(){

  byte  byte_receive;
  byte  state=0;
  byte  cont1=1;
  byte  trace_OK=0;

  unsigned int checksum;
  unsigned int checksum_trace;
  

  
  
  while (Serial.available() > 0){
    
     byte_receive=Serial.read();
     if (byte_receive==00){
       state=1;
       checksum_trace=0;
       checksum=0;
       trace_OK=0;
       cont1=1;
     }else if (state==1 && cont1<=12){
       data[cont1-1]=byte_receive;
       checksum=checksum+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==13){
       checksum_trace=byte_receive<<8;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==14){
       checksum_trace=checksum_trace+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
       state=0;
       if (checksum_trace==checksum){
           trace_OK=1;
       }else{
         trace_OK=0;
       }
       break;
     }
  }
  return trace_OK;

}



void sendMSG(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+5+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(5,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)& 255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);

  
  
}



void sendACK(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+6+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(6,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)&255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
  
  
}

void sendNAK(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+6+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(15,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)&255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
  
  
}



byte hex2num(byte x){

  byte result;
  
  if (x>=48 && x<=57){
    result=x-48;  
  }else if (x>=65 && x<=70){
    switch(x){
      case 65:
        result=10;
        break;
      case 66:
        result=11;
        break;
      case 67:
        result=12;
        break;
      case 68:
        result=13;
        break;
      case 69:
        result=14;
        break;
      case 70:
        result=15;
        break;    
    }  
  }
  return result;  
}

Now, we will learn how to wire a bus topology:

Each Arduino or gadget conneted to the net, is wired with an Y welded which comes out 2 connectors from same family different kind(Male/female). The shorter the better. Each connector will have VCC,Sginal A, Singal B and GND. This way, if we want to connect another device onto the net, you need just insert each device or put it at the end. Now is easy understand why we are putting a Y , it's extremely easy connect and disconnect a device from the bus, due to each device has male an female. Is worthy have always a couple of connectors with a end-resistor between Singal A and Signal B RS485 pins in order to "close" the wires' end. If we need add another device is as easy as disconnet the connector with the end-resistor, insert the new device and close again with that connector. Wire VCC and GND is extremely easy, and in future, will make things really easier in possible expansions..... Take care, and twist Signal A and Signal B wires. Please take a loot at next link if needed : http://www.rs-485.com/download/485%20network%20topology.pdf

.
This paper was based on spanish Igor R's one. Thanks Igor R!! Cheers!!!
.
.

Aritz R.

Buses de campo para Arduino.... RS485

.
Originalmente, toda la información la publiqué en el foro de Arduino en español. Puedes seguirlo aquí.

El RS485 es un estandar de comunicación serie en el cual se pueden tener varios dispositivos en topología de bus y de una manera muy económica. Aquí explicaremos brevemente como realizar una pequeña red basada en 2 hilos.
Dado que sólo se usan dos hilos balanceados (diferencial), las comunicaciones son semiduplex. Para configurar el driver como transmisor o receptor, el driver dispone de una entrada digital para su configuración.

Para darle conectividad RS485 a nuestro arduino, sólo necesitamos de un convertidor de niveles para usar la UART del micro, y por menos de 1 euro tendremos todo lo necesario.
Los chips más usados son:
- Max485
- SN75176 (siendo éste el más económico)

La norma RS485 sólo establece las características físicas, no definiendo ningún protocolo ó forma de conexionado.

Señalamos unos links muy recomendables:
http://www.i-micro.com/pdf/articulos/rs-485.p df
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm?appnote_number=763&CMP=WP-1
http://www.neoteo.com/rs485-domotica-al -alcance-de-tu-mano-15810.neo
Documento con tramas de ejemplo para solucionar problemas
http://www.sbc-support.ch/faq/files/files.get.php?ZSESSIONID=n38bphov4ls4cdsvtbd...

La manera más sencilla de aprender como realizar un protocolo, es basarte en algo que ya existe. Para ello, me he basado en el protocolo profesional usado por Fuji para sus variadores industriales.
Véase: http://www.cdautomation.com/download/ENG_L_M_FUJI_RS485_COMM_for_FRENIC-Mini.PDF

Veamos un diagrama explicativo de la trama:

Las tramas son de 15 bytes:

Byte 1: Byte de start ( 0 hexadecimal ).
Byte 2-3: SCII de la dirección del arduino.
Byte 4: Byte ENQ, ACK ó NAK (0x05h, 0x06h y 0x15h) .
Byte 5: ASCII del comando petición.
Byte 6 y 7: ASCII del número de función.
Byte 8: Byte signo (Positivo 0x20h y Negativo 2D)
Byte 9-12: ASCII con el dato (0x00h-0xFFFFh)
Byte 13: Byte fin de texto (0x03h)
Byte 14-15: Checksum (suma de byte 2 al byte13)

Con esta trama se dispone de un byte que indica función + 2 bytes con el número de la función, por lo cual se pueden hacer multitud de combinaciones… Algunos ejemplos pueden ser: A01 realiza una petición de datos de la entrada analógica 1, P01 realiza una configuración de PWM 1 con el dato enviado en los 4 bytes de datos,… Elección del diseñador!!!
Se puede observar que los comandos están en ASCII y los bytes de control no. Esto ayuda enormente en la programación, ya que si recibimos 0x00 (suponiendo que es el byte de start), nuestro programa sabe que es un inicio de trama y no lo entiende como un "0" (número cero), ya que éste se enviaría en ASCII (0x30).
A continuación, adjunto una tabla ASCII sacada de http://www.cs.utk.edu/~pham/ascii_table.jpg

Veamos un ejemplo:
Queremos que un arduino (maestro) envíe la orden de encendido/apagado de un led conectado a otro arduino arduino (esclavo). El interruptor está en el maestro y la actuación (encendido/apagado) en el esclavo.

Según el estado del interruptor, el maestro envía la trama de petición de encendio/apagado, al esclavo ,cuya dirección es 01. Se ha decidido que la función se llamará D y el número 00 (completamente configurable).
Ej: 0x00 0x30 0x31 0x05 0x44 0x30 0x30 0x20 0x30 0x30 0x30 0x31 0x03 0x01 0xEE
El esclavo, contesta con un ACK (byte 4) al maestro confirmando el dato recibido.
Ej: 0x00 0x30 0x31 0x06 0x44 0x30 0x30 0x20 0x30 0x30 0x30 0x31 0x03 0x01 0xEF

Mejor,lo vemos con un video: http://www.youtube.com/watch?v=ABcjU0Ua -d4

(el interruptor es un triste cable que lo llevo a masa o VCC.... sorry!!!)

Para poder ver las tramas, bastará un conversor USB <--> RS232 basado en chip ftdi, ó un MAX232+MAX485,... Si tienes una placa Arduino de sobra, quitale el micro y tendrás un conversor USB --> RS232.

El software para monitorizar lo que está pasado, puede ser el hyperterminal de windows ó alguno gratuito que añaden mejoras como poder ver los datos en hexadecimal, grabar,...:
RealTerm
FREE SERIAL TERMINAL MONITOR

Ahora veamos un ejemplo con 3 arduinos interconectados. El mestro dispone de 2 switch, los cuales comandan el encendido/apagado de un led conectado a cada uno de los esclavos.

Veamos el video de funcionamiento: http://www.youtube.com/watch?v=S9FSQaToVZ4

Ahora toca el código:

IMPORTANTE: El checksum lo hago directamente en hexadecimal en vez de convertirlo a ASCII. Se debería cambiar el código, para no tener problemas. Esta publicación se trata de un acercamiento de como manejar el bus rs485 y explicar como implementar un protocolo, por lo que no está 100%.

MAESTRO:

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//RS 485
//By Igor Real
//24-06-09
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byte            data[12];
unsigned long   previous_time;
unsigned long   previous_time2;
byte            times_repeat=5;
byte            times_repeat2=5;

byte            state=0;
byte            state2=0;

#define  pinCONTROL    02
#define  myaddress     01
  

void setup() {

   pinMode(13,OUTPUT);
   pinMode(pinCONTROL,OUTPUT);
   digitalWrite(13,HIGH);
   digitalWrite(12,LOW);
   pinMode(8,INPUT);
   pinMode(9,INPUT);
   digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
   Serial.begin(9600);
   Serial.println("Empezamos");
   state=0;
   state2=0;
}

void loop()
{

  if (digitalRead(8)==state){
    state=!state;
    times_repeat=0;  
  }
  if (digitalRead(9)==state2){
    state2=!state2;
    times_repeat2=0;  
  }

  
  
  
  if (times_repeat<4){
    Serial.flush();  
    //(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4)
    if (digitalRead(8)==HIGH){  
      sendMSG(48,49,68,48,48,32,48,48,48,49);
    }else {
      sendMSG(48,49,68,48,48,32,48,48,48,48);
    }
    times_repeat=times_repeat+1;
  
    previous_time=millis();
    while (((millis()-previous_time)<500) && (Serial.available()!=15)){
      ;;
    }
  
    if (Serial.available()>=15){
      if (receiveMSG()==1){
        Serial.println("Trama correcta");
        if (data[0]==48 && data[1]==49 && data[2]==6){
          //ACK  
          times_repeat=5;
          Serial.println("ACK recibido");
        }
      }
     }
   }  
  
  

  if (times_repeat2<4){
    Serial.flush();  
    //(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4)
    if (digitalRead(9)==HIGH){  
      sendMSG(48,50,68,48,48,32,48,48,48,49);
    }else {
      sendMSG(48,50,68,48,48,32,48,48,48,48);
    }
    times_repeat2=times_repeat2+1;
  
    previous_time2=millis();
    while (((millis()-previous_time2)<500) && (Serial.available()!=15)){
    ;;
    }
  
    if (Serial.available()>=15){
      if (receiveMSG()==1){
        //Serial.println("Trama correcta");
        if (data[0]==48 && data[1]==50 && data[2]==6){
          //ACK  
          times_repeat2=5;
          //Serial.println("ACK recibido");
        }
      }
    }
  }
  
  
  
}


//------------------------
//FUNCIONES
//------------------------

byte receiveMSG(){

  byte  byte_receive;
  byte  state=0;
  byte  cont1=1;
  byte  trace_OK=0;

  unsigned int checksum;
  unsigned int checksum_trace;
  
  
  
  while (Serial.available() > 0){
    
     byte_receive=Serial.read();
     if (byte_receive==00){
       state=1;
       checksum_trace=0;
       checksum=0;
       trace_OK=0;
       cont1=1;
     }else if (state==1 && cont1<=12){
       data[cont1-1]=byte_receive;
       checksum=checksum+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==13){
       checksum_trace=byte_receive<<8;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==14){
       checksum_trace=checksum_trace+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
       state=0;
       if (checksum_trace==checksum){
           trace_OK=1;
       }else{
         trace_OK=0;
       }
       break;
     }
  }
  return trace_OK;

}



void sendMSG(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+5+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(5,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)& 255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);

  
  
}



void sendACK(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+6+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(6,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)&255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
  
  
}

void sendNAK(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+6+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(15,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)&255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
  
  
}



byte hex2num(byte x){

  byte result;
  
  if (x>=48 && x<=57){
    result=x-48;  
  }else if (x>=65 && x<=70){
    switch(x){
      case 65:
        result=10;
        break;
      case 66:
        result=11;
        break;
      case 67:
        result=12;
        break;
      case 68:
        result=13;
        break;
      case 69:
        result=14;
        break;
      case 70:
        result=15;
        break;    
    }  
  }
  return result;  
}

ESCLAVOS:

(hay que cambiar la dirección en myaddress a 01 y 02,dependiendo del esclavo)

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//RS 485
//By Igor Real
//24-06-09
//----------------------------------


byte  data[12];
byte  address;
byte  function;
byte  function_code;
unsigned int data_received;
byte  byte_receive;
byte  state=0;
byte  cont1=1;
byte  trace_OK=0;
unsigned int checksum;
unsigned int checksum_trace;

#define  pinCONTROL    02
#define  myaddress     02
  

void setup() {

   pinMode(13,OUTPUT);
   pinMode(pinCONTROL,OUTPUT);
   digitalWrite(2,LOW);
   Serial.begin(9600);
   Serial.println("Empezamos");

}

void loop()
{

   while (Serial.available() > 0){
    
     byte_receive=Serial.read();
     if (byte_receive==00){
       //Serial.println("Se ha recibido byte Start");
       state=1;
       checksum_trace=0;
       checksum=0;
       trace_OK=0;
       address=0;
       data_received=0;
       cont1=1;
     }else if (state==1 && cont1<=12){
       data[cont1-1]=byte_receive;
       checksum=checksum+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==13){
       checksum_trace=byte_receive<<8;
       cont1=cont1+1;
       //Serial.print("Primer Byte Checksum");      
       //Serial.print(checksum_trace,HEX);
     }else if (state==1 && cont1==14){
       checksum_trace=checksum_trace+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
       state=0;
       //Serial.println(byte_receive,HEX);
       //Serial.println("Recibida trama");
       //Serial.print("Checksum Trace= ");
       //Serial.println(checksum_trace,HEX);
       //Serial.print("Checksum= ");
       //Serial.println(checksum,HEX);
       //Serial.println(checksum,DEC);
       //Serial.println("Trama= ");
       //Serial.print(data[0]);
       //Serial.print(data[1]);
       //Serial.print(data[2]);
       //Serial.print(data[3]);
       //Serial.print(data[4]);
       //Serial.print(data[5]);
       //Serial.print(data[6]);
       //Serial.print(data[7]);
       //Serial.print(data[8]);
       //Serial.print(data[9]);
       //Serial.print(data[10]);
       //Serial.println(data[11]);      

       if (checksum_trace==checksum){
         trace_OK=1;
        
         address=(hex2num(data[0])<<4)+(hex2num(data[1]));
         function=data[3];
         function_code=(hex2num(data[4])<<4)+(hex2num(data[5]));
         data_received=(hex2num(data[7])<<12)+(hex2num(data[8])<<8)+(hex2num(data[9])<<4)+(hex2num(data[10]));
        
         //Serial.println("TRAZA CORRECTA");
         //Serial.println(address,DEC);
         //Serial.println(data_received);
         if (address==myaddress){
           if ((function=='D') && (function_code==0) && data[2]==5){
             if (data_received==1){
               digitalWrite(13,HIGH);
               //Serial.println(data_received,DEC);
               sendACK(data[0],data[1],data[3],data[4],data[5],data[6],data[7],data[8],data[9],data[10]);
             }else if (data_received==0){
               digitalWrite(13,LOW);
               sendACK(data[0],data[1],data[3],data[4],data[5],data[6],data[7],data[8],data[9],data[10]);
             }
           }
         }
       }else{
         //Serial.println("TRAZA INCORRECTA");  
         sendNAK(data[0],data[1],data[3],data[4],data[5],data[6],data[7],data[8],data[9],data[10]);
       }
     }

  }
  
}


//------------------------
//FUNCIONES
//------------------------

byte receiveMSG(){

  byte  byte_receive;
  byte  state=0;
  byte  cont1=1;
  byte  trace_OK=0;

  unsigned int checksum;
  unsigned int checksum_trace;
  

  
  
  while (Serial.available() > 0){
    
     byte_receive=Serial.read();
     if (byte_receive==00){
       state=1;
       checksum_trace=0;
       checksum=0;
       trace_OK=0;
       cont1=1;
     }else if (state==1 && cont1<=12){
       data[cont1-1]=byte_receive;
       checksum=checksum+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==13){
       checksum_trace=byte_receive<<8;
       cont1=cont1+1;
     }else if (state==1 && cont1==14){
       checksum_trace=checksum_trace+byte_receive;
       cont1=cont1+1;
       state=0;
       if (checksum_trace==checksum){
           trace_OK=1;
       }else{
         trace_OK=0;
       }
       break;
     }
  }
  return trace_OK;

}



void sendMSG(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+5+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(5,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)& 255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);

  
  
}



void sendACK(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+6+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(6,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)&255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
  
  
}

void sendNAK(byte address1,byte address2,byte data_type,byte code1,byte code2,byte Sign,byte data1,byte data2,byte data3,byte data4){
  
  unsigned int checksum_ACK;
  checksum_ACK=address1+address2+6+data_type+code1+code2+Sign+data1+data2+data3+data4+3;
  
  UCSR0A=UCSR0A |(1 << TXC0);
  
  digitalWrite(pinCONTROL,HIGH);
  delay(1);

  Serial.print(0,BYTE);
  Serial.print(address1,BYTE);
  Serial.print(address2,BYTE);
  Serial.print(15,BYTE);
  Serial.print(data_type,BYTE);
  Serial.print(code1,BYTE);
  Serial.print(code2,BYTE);
  Serial.print(Sign,BYTE);
  Serial.print(data1,BYTE);
  Serial.print(data2,BYTE);
  Serial.print(data3,BYTE);
  Serial.print(data4,BYTE);  
  Serial.print(3,BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK>>8)&255),BYTE);
  Serial.print(((checksum_ACK)&255),BYTE);
  while (!(UCSR0A & (1 << TXC0)));
  digitalWrite(pinCONTROL,LOW);
  
  
}



byte hex2num(byte x){

  byte result;
  
  if (x>=48 && x<=57){
    result=x-48;  
  }else if (x>=65 && x<=70){
    switch(x){
      case 65:
        result=10;
        break;
      case 66:
        result=11;
        break;
      case 67:
        result=12;
        break;
      case 68:
        result=13;
        break;
      case 69:
        result=14;
        break;
      case 70:
        result=15;
        break;    
    }  
  }
  return result;  
}

Ahora veamos como cablear una red de topología bus:

En cada Arduino o dispositivo de la red, se cablea con una Y soldada en la cual salen dos conectores de la misma familia. Debe tener la longitud más corta posible.

Cada conector tiene Alimentación, Señal A, Señal B y Masa.

De esta forma, si se quiere ir ampliando la red con dispositivos, bastará con ir intercalandolos ó poniendolos a final. Ya que cada dispositivo tiene conectores macho y hembra, por lo que encaja perfecto.
Se puede preparar un par de conectores, con una resistencia terminadora puesta en los terminales correspondientes a la Señal A y Señal B del bus RS485 para cerrar los extremos (siempre quedará un par de conectores libres). Si se necesita añadir más dispositivos, se desconecta dicho conector con la resistencia terminadora, se intercala el nuevo dispostivo y se vuelve a cerrar la red.

Llevar alimentación en el cableado, no cuesta nada y todo será más fácil para futuras ampliaciones...
El cable de Señal A y B debe ser trenzado.

Recomiendo este link acerca del conexionado: http://www.rs-485.com/download/485%20network%20topology.pdf

Saludos!!

Igor R.

Tinkering with Electronics...

Arduino and RS485 (ENGLISH VERSION)

Buses de campo para Arduino.... RS485

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