嵌入式开发板RS485多节点串口编程——关节力矩传感器数据读取

最近学习很忙，主要是准备找工作，有一段时间没有分享，今天和大家分享我最近用的TI AM4376开发板RS485串读取两个关节扭矩传感器的数据，我们的关节扭矩传感器用于外骨骼机器人。以后我也会和大家分享我最近找工作的经历，主要包括笔试和面试的准备，希望能准备找工作的应届毕业生有所帮助。

面试南京国电自动化之前，面试官问了串口和总线通信协议，所以如果打算找嵌入式相关工作，一定要做好充分的准备。今天我们就详细介绍一下RS通信协议485。

首先是逻辑电平的差异，RS逻辑正电平为-332_{-逻辑负电平为15 3} 15，而RS485逻辑正电平 2 _{6V，，负电平在-2}-6V，和RS232是相反的。

二是工作方式不同，RS232是全双工，可同时进行发送和接收RS485是半双工，发送和接收不能同时进行。

RS485最多可外接32个设备，CAN传统节点可外接110个节点RS232只允许一对一通信，但使用modbus协议可以外接多个设备，

在RS在485总线通信网络中，上级系统为主要设备（调度端），各扭矩传感器为从设备（调度端）。采用轮询响应通信机制，即从主设备发送命令帧，从设备收到ID只有在响应相应的指令后，才能将当前的工作状态数据发送到主设备。从设备未收到主设备数据帧或ID保持当前状态不变。默认情况下id：01

主设备发出指令后，各扭矩传感器的超时判断时间为0.5ms。

因为我们想与两个设备节点通信，所以区分两个工厂设备，通过编写设备地址通信协议，改变关节扭矩传感器设备地址，以便我们发送数据和接收数据将以设备地址验证，01设备只接收01数据，02设备只接收02数据。

下表显示了写地址指令。我们只需要修改第八个字节，即设置地址字节。一个设备设置为01，即默认情况，另一个设置为02，以区分两个设备。

下表为力矩值读取协议：

根据上面我们设置的地址，我们要下发的指令即为：

	static char byteSend1[14];
    static char byteSend2[14];
	byteSend1[0] = 0xAA;
	byteSend1[1] = 0xBB;
	byteSend1[2] = 0xCC;
	byteSend1[3] = 0xDD;
	byteSend1[4] = 0x03;
	byteSend1[5] = 0x0E;
	byteSend1[6] = 0x01;//关节1设备地址
	byteSend1[7] = 0;
    byteSend1[8] = 0xAE;
    byteSend1[9] = 0xB3;
    byteSend1[10] = 0xDD;
    byteSend1[11] = 0xCC;
    byteSend1[12] = 0xBB;
    byteSend1[13] = 0xAA;

	byteSend2[0] = 0xAA;
	byteSend2[1] = 0xBB;
	byteSend2[2] = 0xCC;
	byteSend2[3] = 0xDD;
	byteSend2[4] = 0x03;
	byteSend2[5] = 0x0E;
	byteSend2[6] = 0x02;//关节2设备地址
	byteSend2[7] = 0;
    byteSend2[8] = 0xA4;
    byteSend2[9] = 0xB3;
    byteSend2[10] = 0xDD;
    byteSend2[11] = 0xCC;
    byteSend2[12] = 0xBB;
    byteSend2[13] = 0xAA;

下表为力矩传感器返回的数据格式：

举例：传感器返回数据：AA BB CC DD 33 0F 01 09 23 64 DD CC BB AA。AA BB CC DD帧头；0F 数据长度4位，为33 01 23 09；33读取力矩成功；01为传感器ID；09 23为力矩数据，高位在前低位在后，16位整形表示为0923H，转换为10进制为2339/10，力矩值为233.9Nm。传感器数据为F756时，高位在前低位在后，16位整形表示为F756H，转换为10进制为-2217/10，力矩值为-221.7Nm。

因为整个代码比较多，这里我只将主程序中的指令下发和接收贴上来，完整的代码我会放在公众号中：河边小乌龟爬，回复<关节力矩传感器数据读取>即可获取。

这里为了为了清楚的表示下发和接收过程，我没有写成函数接口的形式，按照代码的可读性来说，这样的代码可读性较差，优化就交给你们了。

	while (1)
	{
		while(flag == 0 && flag1 == 0){
			if(i > 13){
				flag = 1;
				i = 0;
				break;
			}
			context = byteSend[i];
			iRet = write(fd, &context, sizeof(context));
			i++;
		}
		bzero(r_buf, 15);
		while(flag == 1&& flag1 == 0){
			//读传感器发送过来的数据，并解析处理
			if(j > 14){
				flag = 0;
                j = 0;
                flag1 = 1;
				break;
			}
			iRet = read(fd, &readtext, sizeof(readtext));
			r_buf[j] = readtext;
			//printf("read：%02x\n", r_buf[j]);
			j++;
                                                
		}
        usleep(10000);
        while(flag == 0 && flag1 == 1){
			if(i > 13){
				flag = 1;
				i = 0;
				break;
			}
			context = byteSend2[i];
			iRet = write(fd, &context, sizeof(context));
			i++;
		}
		bzero(r_buf2, 15);
		while(flag == 1&& flag1 == 1){
			//读传感器发送过来的数据，并解析处理
			if(j > 14){
				flag = 0;
                j = 0;
                flag1 = 0;
				break;
			}
			iRet = read(fd, &readtext, sizeof(readtext));
			r_buf2[j] = readtext;
			//printf("read：%02x\n", r_buf[j]);
			j++;                                     
		}
		if(r_buf[0] == 0xAA && r_buf[1] == 0xBB){
			printf("this joint 1 POS：%7.3f\n", ((float)((r_buf[7]<<8) | r_buf[8])/100));		
		}
		if(r_buf2[0] == 0xAA && r_buf2[1] == 0xBB){
			printf("this joint 2 POS：%7.3f\n", ((float)((r_buf2[7]<<8) | r_buf2[8])/100));		
		}
	}

在ubantu中编译程序并下载到开发板中：

运行结果如下：

完整源码我放在公众号河边小乌龟爬中了，需要的自取，回复<关节力矩传感器数据读取>即可获得。

我是河边小乌龟爬，学习嵌入式软件开发路上的一名小学生，欢迎大家相互交流哇。公众号：河边小乌龟爬。