Ardudevelop.eu

Arduino & MicroPython: Innovate for All

RS485 master multi-slave

Arduino RS485 master multislave

RS485 master multi-slave комуникация
базиранa на Orange Pi Zero и Atmega328p.

В тази статия ще разгледаме “RS485_Shell master – AVR multi-slave” комуникация, базирана на Orange Pi Linux платформа ( която ще използваме за “master” устройство ) и две AVR ( Atmega328p ) платформи ( които ще използваме за “slave” устройства ).AVR платформите ще разпознаваме по “id” идентификатор, съответно “id=4000” и “id=4001”. По този начин ще се опитаме да направим прототип на RS485 master multi-slave платформа.

Orange_Pi-Zero: Linux платформата ще използвам за “maser” устройство което чрез shell скрипт ще комуникира с две AVR платформи. Към него може да се прибавиви и “предпочитаня от мен” WEB интерфейс за комуникация, както могат да се пишат и логове на данни подадени “slave” от устройствата.

AVR_ id=4000: Базирана на контролера Atmega328p, платформата ще е с идентификатор за разпознаване “4000”. На нея ще има три изходни релета които ще подават 12v, едно комутиращо реле, вход до 50v, вход до 20v, ROW вход който връща резултат 0-1023, дигитален вход от датчик I/O както и температурен сензор “ds18b20”.

AVR_ id=4001: Базирана на контролера Atmega328p, платформата ще е с идентификатор за разпознаване “4001”. На нея ще има три изходни релета които ще подават 12v, едно комутиращо реле, вход до 50v, вход до 20v, ROW вход който връща резултат 0-1023, дигитален вход от датчик I/O както и температурен сензор “ds18b20”.

Arduino RS485 slave platform

Shell script

В “Shell” скрипта не съм използвал функции като “cut” с цел подобряване на бързината. Може да разгледате кратки уроци в този сайт. По начина който е написан софтуера на AVR_платформите, изтичането на двете платформите става в порядъка на 0.3 секунди а сетването на релетата е от порядъка на 0.02 секунди. Проверката е направена с функцията “time” в “shell” средата. За по бърза работа може да се използвата портокол за комуникация като “ModBus”.

#!/bin/bash


RS485=/dev/ttyUSB0
chmod 777 $RS485;
stty -F $RS485 9600 -echo

function readControllers() {
# ----------- Controler 1 -----------------
  echo "4000,101" > $RS485;
   read -r -t 0.3 digitalRead_4000 < $RS485;
#  echo "digital-4000 = " $digitalRead_4000;

  echo "4000,102" > $RS485;
   read -t 0.3 -r analogRead_4000 < $RS485;
#  echo "analog-4000 = " $analogRead_4000;

# ----------- Controler 2 ------------------
  echo "4001,101" > $RS485;
   read -t 0.3 -r digitalRead_4001 < $RS485;
#  echo "digital-4001 =  " $digitalRead_4001;

  echo "4001,102" > $RS485;
   read -t 0.3 -r analogRead_4001 < $RS485;
#  echo "analog-4001 = " $analogRead_4001;

}

function parceDigitalController_4000() {
 D6_4000="${digitalRead_4000%%,*}"; digitalRead_4000="${digitalRead_4000#*,}"
 D7_4000="${digitalRead_4000%%,*}"; digitalRead_4000="${digitalRead_4000#*,}"
 D8_4000="${digitalRead_4000%%,*}"; digitalRead_4000="${digitalRead_4000#*,}"
 D9_4000="${digitalRead_4000%%,*}"; digitalRead_4000="${digitalRead_4000#*,}"
 D10_4000="${digitalRead_4000%%,*}"; digitalRead_4000="${digitalRead_4000#*,}"
}

function parceAnalogController_4000() {
 A1_4000="${analogRead_4000%%,*}"; analogRead_4000="${analogRead_4000#*,}"
 A2_4000="${analogRead_4000%%,*}"; analogRead_4000="${analogRead_4000#*,}"
 A3_4000="${analogRead_4000%%,*}"; analogRead_4000="${analogRead_4000#*,}"
}

function parceDigitalController_4001() {

 D6_4001="${digitalRead_4001%%,*}"; digitalRead_4001="${digitalRead_4001#*,}"
 D7_4001="${digitalRead_4001%%,*}"; digitalRead_4001="${digitalRead_4001#*,}"
 D8_4001="${digitalRead_4001%%,*}"; digitalRead_4001="${digitalRead_4001#*,}"
 D9_4001="${digitalRead_4001%%,*}"; digitalRead_4001="${digitalRead_4001#*,}"
 D10_4001="${digitalRead_4001%%,*}"; digitalRead_4001="${digitalRead_4001#*,}"

}

function parceAnalogController_4001() {

 A1_4001="${analogRead_4001%%,*}"; analogRead_4001="${analogRead_4001#*,}"
 A2_4001="${analogRead_4001%%,*}"; analogRead_4001="${analogRead_4001#*,}"
 A3_4001="${analogRead_4001%%,*}"; analogRead_4001="${analogRead_4001#*,}"

}



function printValues() {
 echo "4000_Digital_Read  >>>  " $D6_4000 "|" $D7_4000 "|" $D8_4000 "|" $D9_4000 "|" $D10_4000;
 echo "4000_Analog_Read  >>>  " $A1_4000 "|" $A2_4000 "|" $A3_4000;
 echo "4001_Digital_Read  >>>  " $D6_4001 "|" $D7_4001 "|" $D8_4001 "|" $D9_4001 "|" $D10_4001;
 echo "4001_Analog_Read  >>>  " $A1_4001 "|" $A2_4001 "|" $A3_4001;
}


function PIR() {
 if (( $D6_4000 == 1 ))
  then
   echo "4001,100,7,255" > $RS485;
  else
   echo "4001,100,7,0" > $RS485;
 fi
}

function battery() {
battVolt=14.4;
  if (( $(bc <<< "$A3_4001<$battVolt") > 0 ))
   then
    echo "4000,100,9,255" > $RS485;
   else
    echo "4000,100,9,0" > $RS485;
  fi
}

temp=22.5;

while true
 do

  ((count++));

  readControllers;
  parceDigitalController_4000;
  parceAnalogController_4000;
  parceDigitalController_4001;
  parceAnalogController_4001;
  printValues;
  PIR;
  battery;

  if (( $count == 10 ))
   then
    echo "4000,103" > $RS485;
     read -r -t 1 ds18b20 < $RS485;
      echo $ds18b20;
       count=0;

     if (( $(bc <<< "$ds18b20>$temp") > 0 ))
      then
       echo "4001,100,8,255" > $RS485;
      else
       echo "4001,100,8,0" > $RS485;
     fi
   fi

  echo "Count = " $count;

 done

AVR платформа с “id=4000”

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 5  // arduino Pin
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

int sendPin = 2;
int sleep = 0;
int sleepSend = 15;

const int ledPin =  4;
int ledState = LOW;
unsigned long previousMillis = 0;
unsigned long interval = 500;

float R1_50v = 197000;
float R2_50v = 21400;
float Vin_50v = 0.0;
float Vout_50v = 0.0;
float Vprint_50v = 0.0;

float R1_20v = 98300;
float R2_20v = 33100;
float Vin_20v = 0.0;
float Vout_20v = 0.0;
float Vprint_20v = 0.0;

long ROW = 0.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();
  
  pinMode(sendPin , OUTPUT);
   digitalWrite(sendPin , LOW);
  pinMode(ledPin , OUTPUT);
   digitalWrite(ledPin , HIGH);
  pinMode(5 , INPUT);
}

float ds18b20() {
  sensors.requestTemperatures();
  float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);
  return tempC;
}

void loop() {
  
  int pinFunction = 0;
  int pinNumber = 0;
  int pinSet = 0;
  
  if (Serial.find("4000")) {
    pinFunction = Serial.parseInt(); // parse first character

//   ------- // analogWrite Pins \\ --------
     if (pinFunction == 100) {
       pinNumber = Serial.parseInt();
       if ( pinNumber == 7 || pinNumber == 8 || pinNumber == 9 || pinNumber == 10 ) {
       pinSet = Serial.parseInt();
        analogWrite(pinNumber , pinSet);
     }
     delay(sleep);
    }

//   ------- // digitalRead Pins ALL \\ --------
     if ( pinFunction == 101) {
        digitalWrite(sendPin , HIGH);
           delay(sleepSend);
          for (int i = 6 ; i < 11 ; i++) {
           Serial.print(digitalRead(i));
           Serial.print(",");  
          }
          Serial.println();
          delay(sleepSend);
          
        digitalWrite(sendPin , LOW);
     }
     delay(sleep);

//   ------- // analogRead Pins ALL \\ --------
     if ( pinFunction == 102) {

     for (int i = 0 ; i < 100 ; i++) {
      Vin_50v = Vin_50v + analogRead(A1);
      Vin_20v = Vin_20v + analogRead(A2);
      ROW = ROW + analogRead(A3);
     }
     
      Vin_50v = Vin_50v / 100;
      Vin_20v = Vin_20v / 100;
      ROW = ROW / 100;

      
      Vout_50v = (Vin_50v * 5.0) / 1023;
      Vout_20v = (Vin_20v * 5.0) / 1023;

      Vprint_50v = (Vout_50v / (R2_50v / (R1_50v+R2_50v)));
      Vprint_20v = (Vout_20v / (R2_20v / (R1_20v+R2_20v)));
 
         digitalWrite(sendPin , HIGH);
          
           delay(sleepSend);
            Serial.print(ROW);
             Serial.print(",");
            Serial.print(Vprint_20v);
             Serial.print(",");
            Serial.print(Vprint_50v); 
              Serial.println();
           delay(sleepSend);
          
        digitalWrite(sendPin , LOW);
      
     delay(sleep);
   }

   if ( pinFunction == 103 ) {
    digitalWrite(sendPin , HIGH);
     delay(sleepSend);
    Serial.println(ds18b20());
     delay(sleepSend);
    digitalWrite(sendPin , LOW);
   }
  
  }
  
  unsigned long currentMillis = millis();
  if (currentMillis - previousMillis > interval) {
    previousMillis = currentMillis;
    if (ledState == LOW)
      ledState = HIGH;
    else
      ledState = LOW;
    digitalWrite(ledPin, ledState);
  } 
}

AVR платформа с “id=4001”

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 5  // arduino Pin
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

int sendPin = 2;
int sleep = 0;
int sleepSend = 15;

const int ledPin =  4;
int ledState = LOW;
unsigned long previousMillis = 0;
unsigned long interval = 500;

float R1_50v = 196000;
float R2_50v = 21500;
float Vin_50v = 0.0;
float Vout_50v = 0.0;
float Vprint_50v = 0.0;

float R1_20v = 99500;
float R2_20v = 32300;
float Vin_20v = 0.0;
float Vout_20v = 0.0;
float Vprint_20v = 0.0;

long ROW = 0.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();
  
  pinMode(sendPin , OUTPUT);
   digitalWrite(sendPin , LOW);
  pinMode(ledPin , OUTPUT);
   digitalWrite(ledPin , HIGH);
  pinMode(5 , INPUT);
}

float ds18b20() {
  sensors.requestTemperatures();
  float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);
  return tempC;
}

void loop() {
  
  int pinFunction = 0;
  int pinNumber = 0;
  int pinSet = 0;
  
  if (Serial.find("4001")) {
    pinFunction = Serial.parseInt(); // parse first character

//   ------- // analogWrite Pins \\ --------
     if (pinFunction == 100) {
       pinNumber = Serial.parseInt();
       if ( pinNumber == 7 || pinNumber == 8 || pinNumber == 9 || pinNumber == 10 ) {
       pinSet = Serial.parseInt();
        analogWrite(pinNumber , pinSet);
     }
     delay(sleep);
    }

//   ------- // digitalRead Pins ALL \\ --------
     if ( pinFunction == 101) {
        digitalWrite(sendPin , HIGH);
           delay(sleepSend);
          for (int i = 6 ; i < 11 ; i++) {
           Serial.print(digitalRead(i));
           Serial.print(",");  
          }
          Serial.println();
          delay(sleepSend);
          
        digitalWrite(sendPin , LOW);
     }
     delay(sleep);

//   ------- // analogRead Pins ALL \\ --------
     if ( pinFunction == 102) {

     for (int i = 0 ; i < 100 ; i++) {
      Vin_50v = Vin_50v + analogRead(A1);
      Vin_20v = Vin_20v + analogRead(A2);
      ROW = ROW + analogRead(A3);
     }
     
      Vin_50v = Vin_50v / 100;
      Vin_20v = Vin_20v / 100;
      ROW = ROW / 100;

      
      Vout_50v = (Vin_50v * 5.0) / 1023;
      Vout_20v = (Vin_20v * 5.0) / 1023;

      Vprint_50v = (Vout_50v / (R2_50v / (R1_50v+R2_50v)));
      Vprint_20v = (Vout_20v / (R2_20v / (R1_20v+R2_20v)));
 
         digitalWrite(sendPin , HIGH);
          
           delay(sleepSend);
            Serial.print(ROW);
             Serial.print(",");
            Serial.print(Vprint_20v);
             Serial.print(",");
            Serial.print(Vprint_50v); 
              Serial.println();
           delay(sleepSend);
          
        digitalWrite(sendPin , LOW);
      
     delay(sleep);
   }

   if ( pinFunction == 103 ) {
    digitalWrite(sendPin , HIGH);
     delay(sleepSend);
    Serial.println(ds18b20());
     delay(sleepSend);
    digitalWrite(sendPin , LOW);
   }
  
  }
  
  unsigned long currentMillis = millis();
  if (currentMillis - previousMillis > interval) {
    previousMillis = currentMillis;
    if (ledState == LOW)
      ledState = HIGH;
    else
      ledState = LOW;
    digitalWrite(ledPin, ledState);
  } 
}

Схема и печатна платка няма да публикувам. Ще оставя на вас свободно да интерпретирате хардуерната платформа. Не се изискват голям набор от части и не е много сложна за изпълнение. Оставил съм “I2C” порта свободен за бъдещи доработки.

Ето моята интерпретация на платформата:

Arduino RS485 slave platform PCB
Arduino RS485 slave platform PCB
Arduino RS485 slave platform proto
Arduino RS485 slave platform PCB Fritzing

Използвали сме програмата Fritzing, за начертаване на платката.

Кратък клип как работи:

Заключение

В бъдеще ще се опитаме да доразработим тази платформа до завършен продукт, който ще може да комуникира с Linux и Windows сървъри. Тя ще остане с RS485 master multi-slave комуникация, но ще се постараем да напишем библиотеки за Shell и Python за улеснение на процеса. Освен това, ще включим поддръжка за по-широк кръг от сензори и устройства, което ще увеличи гъвкавостта и приложимостта на системата. Ще осигурим и обширна документация и примери, които ще помогнат на разработчиците бързо и лесно да се интегрират и да използват платформата.

Translate »