پیشرونیک

ارتباط سریال RS-485 بین Raspberry Pi و Arduino Uno

انتخاب یک پروتکل ارتباطی برای ارتباط بین میکروکنترلرها و دستگاه های جانبی، قسمت مهمی از سیستم امبدد است. مهم است زیرا عملکرد کلی هر برنامه به ابزار ارتباطی بستگی دارد زیرا مربوط به کاهش هزینه، انتقال سریعتر داده ها، پوشش مسافت طولانی و غیره است.

RS485 پروتکل ارتباط سریال

RS-485 یک پروتکل ارتباط سریال آسنکرون است که نیازی به کلاک ندارد. این روش برای انتقال داده های باینری از یک دستگاه به دستگاه دیگر از تکنیکی به نام سیگنال دیفرانسیل استفاده می کند.

روش انتقال سیگنال دیفرانسیل چیست؟

روش سیگنال دیفرانسیل با ایجاد ولتاژ دیفرانسیل با استفاده از ۵ ولت مثبت و منفی کار می کند. هنگامی که از دو سیم استفاده می کنید، یک ارتباط Half-Duplex فراهم می کند و Full-Duplex به ۴ سیم نیاز دارد.

در این آموزش زاویه موتور سروو متصل به Arduino UNO با ارسال مقادیر زاویه از Raspberry Pi به Arduino UNO از طریق ارتباط سریال RS-485 کنترل می شود. Raspberry Pi به عنوان Master و Arduino UNO با سرو موتور به عنوان slave استفاده می شود. همچنین این نمایشگر دارای صفحه نمایش LCD 16×2 برای نشان دادن مقدار زاویه ای است که از Raspberry Pi دریافت می شود.

لوازم مورد نیاز این آموزش

Raspberry Pi 3 B + (با نصب سیستم عامل Raspbian)
آردوینو UNO
ماژول مبدل MAX485 TTL به RS485 (2)
سرو موتور SG-90
LCD 16×2
پتانسیومتر 10K
سیم

پایه ها و ویژگی های ماژول مبدل MAX-485 TTL به RS-485

ماژول مبدل MAX-485 TTL به RS-485 دارای ویژگی های زیر است:

ولتاژ کار: ۵ ولت
تراشه MAX485 روی برد
مصرف کم برای ارتباطات RS485
فرستنده و گیرنده محدود با سرعت پایین
سیم کشی راحت RS-485
اندازه برد: ۴۴ ۱۴ ۱۴ میلی متر
امکان ارتباط سریال با فاصله ۱۲۰۰ متر را فراهم می کند

اتصال ماژول RS-485 با Raspberry Pi 3 B +

برای اتصال MAX485 TTL به ماژول مبدل RS-485 به Arduino UNO از پین های UART زیر UNO استفاده می شود (۰،۱).

اتصال مدار بین یک RS-485 و Raspberry Pi 3 B + (Master):

اتصال مدار بین یک RS-485 و Arduino UNO (slave):

آردوینو UNO با سرو موتور SG-90:

اتصال مدار بین LCD 16×2 و Arduino UNO:

با این کار تمام اتصالات مدار لازم بین همه اجزا به پایان می رسد. اکنون برنامه نویسی Raspberry Pi و Arduino UNO را با کد Master و Slave شروع کنید.

برنامه نویسی Raspberry Pi به عنوان Master با استفاده از Python

import time
import serial
import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

در بخش زیر، گزینه GPIO.BOARD مشخص می کند که شما به تعداد پین های صفحه به پین ها اشاره می کنید.

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

پین GPIO شماره ۷ در Raspberry Pi به دلیل اینکه پایه ۷ Pi به DE & RE RS-485 متصل است، HIGH شده است.  زیرا باعث می شود RPi مقادیر را به RS-485 ارسال کند.

GPIO.setup(7, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

کلاس سریال را در پین GPIO14 & GPIO 15 (پورت Serial0) با اطلاعات مختلف مانند پورت سریال ، نرخ باود ، برابری و بیت های توقف آغاز کنید.

send = serial.Serial(
    port='/dev/serial0',
    baudrate = 9600,
    parity=serial.PARITY_NONE,
    stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
    bytesize=serial.EIGHTBITS,
    timeout=1
)

متغیر “i” با آرایه ای از مقادیر زاویه تعریف شده است، این مقادیر از طریق ارتباط سریال ارسال می شوند.

i = [0,10,45,90,135,180,135,90,45,10,0]

تابع send.write (str (x)) مقادیر را به عنوان یک پورت سریال به RS-485 می فرستد که به صورت مداوم در داخل حلقه while نوشته شده است. مقادیر با تأخیر ۱.۵ ثانیه ارسال می شوند.

while True:
 for x in i:
     send.write(str(x))
     print(x)
     time.sleep(1.5)

این کد مربوط به Raspberry Pi است که به عنوان Master در ارتباطات سریال مبتنی بر RS485 عمل می کند.

برنامه نویسی آردوینو UNO (Slave)

#include <LiquidCrystal.h>             
#include <Servo.h>          

LiquidCrystal lcd(8,9,10,11,12,13);     // Define LCD display pins RS,E,D4,D5,D6,D7
Servo servo;

در ابتدا یک پیام نمایش داده می شود که با توجه به پروژه قابل تغییر است و سپس برای پیام بعدی پاک می شود.

  lcd.begin(16,2);
  lcd.print("pishronic.ir");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("RS_485");
  delay(3000);
  lcd.clear();

ارتباط سریال با نرخ باودریت ۹۶۰۰ آغاز می شود.

Serial.begin(9600);     

همانطور که Arduino RS-485 مقداری را از Master دریافت می کند، پین ۲ (EnablePin) برای ایجاد حالت در ورودی و همچنین ایجاد پین DE & RE از RS-485 برای خواندن مقدار از برذ Master  Raspberry Pi باید LOW شود.

digitalWrite(enablePin, LOW);      

پایه سروو موتور PWM به پایه ۳ Arduino PWM متصل است.

 servo.attach(3);       

حلقه while زمانی اجرا می شود که مقداری در پورت سریال که ماژول RS485 متصل است در دسترس باشد.

از تابع Serial.paseInt برای دریافت مقدار عدد صحیح (Angle) از پورت سریال که از Raspberry Pi ارسال می شود استفاده می شود

int angle = Serial.parseInt(); 

مقدار چرخش دریافت شده را به موتور موتور بنویسید تا شافت سرو موتور از (۰ به ۱۸۰) بچرخد.

servo.write(angle); 

و در آخر، مقدار زاویه با استفاده از توابع LCD مربوطه در صفحه نمایش LCD نمایش داده می شود.

        lcd.setCursor(0,0);
        lcd.print("Angle From RPi ");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print(angle);

در این قسمت برنامه نویسی سمت slave را به پایان می رساند. همچنین با بارگذاری کدها در Raspberry Pi و Arduino UNO ، هر دو کنترلر برای یک نسخه آزمایشی آماده هستند. 

آزمایش ارتباط سریال RS 485 با Raspberry Pi و Arduino UNO

وقتی اتصالات مدار کامل شد و کد در Arduino UNO بارگذاری شد، سپس از ترمینال برای اجرای کد پایتون در Raspberry Pi استفاده کنید. مقدار Angle از Raspberry Pi به Arduino Uno ارسال می شود تا از طریق ارتباط سریال RS-485 زاویه سرو موتور را کنترل کند.

با این کار آموزش کامل ارتباط سریال RS485 با استفاده از Raspberry Pi به پایان می رسد. اگر پیشنهادی دارید، لطفاً در بخش نظرات برای ما بنویسید.

Code

import time
import serial
import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(7, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

send = serial.Serial(
port='/dev/serial0',
baudrate = 9600,
parity=serial.PARITY_NONE,
stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
bytesize=serial.EIGHTBITS,
timeout=1
)

i = [0,10,45,90,135,180,135,90,45,10,0]

while True:
for x in i:
send.write(str(x))
print(x)
time.sleep(1.5)

مطالب پیشنهادی برای شما

• MQTT چیست؟
• معرفی Webmin برای کار با Raspberry Pi
• پیدا کردن MAC Address در Raspberry Pi
• ۸ عامل برای انتخاب یک IoT وب سرور

• About
• Latest Posts

محمد صداقتی

"علاقمند به تکنولوژی"
از سال ۸۸ وارد دنیای الکترونیک و فناوری اطلاعات شدم و در زمینه مشاوره، طراحی و ساخت پروژه‌های سخت‌افزاری فعالیت می‌کنم.
تجربه برنامه نویسی به زبان های پایتون و سی و همچنین کار با انواع میکروکنترلرها و بردهای سخت افزاری را دارم.

Latest posts by محمد صداقتی (see all)

• تفاوت بین روتر و فایروال - مهر ۱۰, ۱۴۰۳
• مسیریابی استاتیک در ویندوز - مهر ۸, ۱۴۰۳
• پروتکل SNMP - شهریور ۱۵, ۱۴۰۳