背景：RS485是最常用的工業(yè)現(xiàn)場通訊手段，它的傳輸字節(jié)采用了異步串口UART的規(guī)范。在通常的工控應(yīng)用中，需要傳輸由多個字節(jié)組成的數(shù)據(jù)幀，而RS485并沒有對數(shù)據(jù)幀有任何規(guī)范，需要應(yīng)用程序自己做數(shù)據(jù)幀的鑒別。

　　本文介紹在ESM6800、ESM7000和ESM8000主板上，利用iMX6/7/8串口的9bit RS485模式，實現(xiàn)RS485通訊網(wǎng)絡(luò)的整幀數(shù)據(jù)收發(fā)的功能。該功能可大大簡化應(yīng)用程序接收線程的復(fù)雜性，提高RS485通訊的效率。

　　整幀數(shù)據(jù)擁有固定的數(shù)據(jù)長度，由地址和數(shù)據(jù)構(gòu)成，地址為一個字節(jié)，其余都為數(shù)據(jù)字節(jié)，如下圖：

　　9bit RS485模式使用了串口固定校驗位的功能，定義了地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)，地址字節(jié)是指固定校驗位始終為1的字節(jié)。而數(shù)據(jù)字節(jié)則是指固定校驗位始終為0的字節(jié)。同時9bit RS485模式實現(xiàn)了一些硬件過濾的功能，在接收的時候，必須要先接收到地址字節(jié)才會開始接收數(shù)據(jù)字節(jié)，否則硬件會將收到的數(shù)據(jù)字節(jié)全部過濾掉，通過這種方式降低了設(shè)備的負載。所以9bit RS485模式顧名思義，通常使用在RS485模式上面，因為RS485可以作為總線掛接多個設(shè)備，在多路設(shè)備通訊的情況下通過這種校驗方式可以有效的降低設(shè)備負載和軟件的復(fù)雜程度。

　　英創(chuàng)工控主板中，能夠支持9bit RS485模式的主板和串口如下表，其中ES6801/ES6801L和ESM6800L這三款核心板能夠滿足低成本的需求，可以考慮作為RS485網(wǎng)絡(luò)中的Slave端：

　　如果要使用9bit RS485模式，需要在程序中進行使能，使能后串口就會進入到該模式中，在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，可以支持兩種方式，一種是發(fā)送地址字節(jié)，另一種是發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)。在接收數(shù)據(jù)字節(jié)的時候，分為master和slave兩種模式，這兩種模式都需要先接收地址字節(jié)，才能夠接收數(shù)據(jù)字節(jié)，如果沒有接收到地址字節(jié)，會自動將數(shù)據(jù)字節(jié)自動全部濾掉。他們的區(qū)別在于master模式下，只要接收到地址字節(jié)，就會將這之后的數(shù)據(jù)字節(jié)全部接收，并交給應(yīng)用程序處理。而在slave模式下，需要先設(shè)置設(shè)備地址，只有接收到的地址字節(jié)和設(shè)備地址相同時，才會開始接收數(shù)據(jù)字節(jié)。

　　master模式下，接收數(shù)據(jù)示意圖：

　　Slave模式下，接收數(shù)據(jù)示意圖：

　　采用9bit RS485模式，有兩個優(yōu)點，第一點是不需要判斷是否接收到地址字節(jié)，因為串口要在接收到地址字節(jié)（校驗位為1）后，才會接收數(shù)據(jù)字節(jié)，特別是在slave模式下，只有當(dāng)?shù)刂纷止?jié)和設(shè)置的設(shè)備地址相等時，才會接收數(shù)據(jù)。第二點是不需要切換校驗方式，當(dāng)串口啟用了9bit RS485模式，就可以正常接收所有地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)了，只有在發(fā)送地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)的時候需要切換不同的設(shè)置，可以減少軟件上的操作。

　　英創(chuàng)公司在提供的例程Step2_serialtest中封裝的串口類CSerial的基礎(chǔ)上派生出一個專用于9bit RS485的類CRS485，在這個類中我們增加使能9bit RS485模式的函數(shù)，讓客戶可以直接調(diào)用來實現(xiàn)相關(guān)功能。

/**
 *    派生用于9bit RS485的類
 *
**/
class CRS485 : public CSerial
{
private:
       //串口模式、設(shè)備地址和接收超時時間
       int serial_mode;
       int serial_addr;
 
public:
       //接收數(shù)據(jù)緩存和長度
       char frame[100];
       int  frame_len;
 
       /**
        *    派生類的構(gòu)造函數(shù)
        *
        *    在構(gòu)造函數(shù)中初始化變量，以及設(shè)置9-bit RS485模式下的串口是處于master還是slave模式
        *
        *    參數(shù)說明：
        *    mode：值為0對應(yīng)master模式，值為1對應(yīng)slave模式
        *    addr:設(shè)備地址，大小為8bit，當(dāng)且僅當(dāng)mode為1是有效。
        *
       **/
       CRS485(int mode, int addr);
 
       /**
        *    發(fā)送9bit RS485整包數(shù)據(jù)
        *
        *    函數(shù)會將地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)填寫，并設(shè)置為相應(yīng)的模式一并發(fā)送
        *
        *    參數(shù)說明：
        *    addr:設(shè)備地址，大小為8bit，填入發(fā)送數(shù)據(jù)的地址字節(jié)中
        *    Buf：發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)
        *    len：發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)的長度
        *
        *    返回值說明：
        *    len：成功
        *    -1:失敗
        *
       **/
       int send_rs485_frame(char addr, char *Buf, int len);
 
       /**
        *    接收9bit RS485整包數(shù)據(jù)
        *
        *    函數(shù)會阻塞接收指定長度的數(shù)據(jù)，可以設(shè)置超時時間，如果超過超時時間沒有接收到指定長度的數(shù)據(jù)，則返回-1
        *
        *    參數(shù)說明：
        *    Buf：接收的數(shù)據(jù)字節(jié)
        *    len：發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)的長度
        *    timeout:超時時間，單位毫秒。如果在超時時間內(nèi)沒有收到指定長度的數(shù)據(jù)，則返回-1。值為0則不阻塞，讀取不到數(shù)據(jù)立即返回。值為-1則沒有超時時間，如果接受不到指定長度數(shù)據(jù)會一直等待
        *
        *    返回值說明：
        *    成功則返回接收到的數(shù)據(jù)長度
        *    -1:超時
        *
       **/
       int recv_rs485_frame(char *Buf, int len, int timeout);
 
       /**
        *    繼承自CSerial類的接收處理函數(shù)
        *
        *    在CSerial類的接收線程中會調(diào)用這個函數(shù)，可以在函數(shù)中調(diào)用recv_rs485_frame()函數(shù)，并處理接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)
        *     
        *
       **/
       int PackagePro();
};

　　在類實例化的時候，代入?yún)?shù)就可以決定串口是處于master模式還是slave模式，如果是出于slave模式可以一起代入需要設(shè)定的設(shè)備地址：

//master模式
class CRS485  m_Serial(0, 0);
 
//slave模式，設(shè)備地址為0x55
class CRS485  m_Serial(1, 0x55);

　　接收處理的時候，數(shù)據(jù)的長度通過宏DATA_LEN定義，客戶可以在PackagePro()函數(shù)中可以定義超時時間，然后調(diào)用recv_rs485_frame()函數(shù)來接收整包數(shù)據(jù)，recv_rs485_frame()函數(shù)會阻塞，直至收到指定長度的數(shù)據(jù)，或者到達超時時間才會返回。接收到整包數(shù)據(jù)后，就可以開始進行數(shù)據(jù)的處理，在接收線程調(diào)中循環(huán)調(diào)用PackagePro函數(shù)：

#define DATA_LEN 10                    // 數(shù)據(jù)長度
 
// 接收串口數(shù)據(jù)處理函數(shù)
int CRS485::PackagePro()
{
       int i1, timeout;
 
       //設(shè)置超時時間，單位毫秒
       timeout = 500;
 
       //調(diào)用接收函數(shù)來獲取指定長度的整包數(shù)據(jù)
       i1 = recv_rs485_frame(DatBuf, m_DatLen, timeout);
 
       //接收到整包數(shù)據(jù)，調(diào)用處理程序，這里只是簡單的打印
       if(i1 != -1)
       {
              printf("frame addr = 0x%x\n", frame[0]);
              printf("frame data = ");
              for(i1=1; i1<DATA_LEN; i1++) {
                     printf("0x%x ", frame[i1]);
              }
              printf("\n");
 
              //處理完數(shù)據(jù)，清除各個變量，重新設(shè)置串口以等待下一包數(shù)據(jù)
              memset(frame, 0, 100);
              frame_len = 0;
       }
       else
              printf("time out!\n");
 
       return i1;
}

　　在線程中的處理，循環(huán)調(diào)用接收處理函數(shù)即可，因為recv_rs485_frame()函數(shù)會阻塞，直至收到指定長度的數(shù)據(jù)，或者到達超時時間才會返回：

int CSerial::ReceiveThreadFunc(void* lparam)
{
       CSerial *pSer = (CSerial*)lparam;
 
       //定義讀事件集合
       fd_set fdRead;
       int ret;
       struct timeval     aTime;
 
       while( 1 )
       {
              //接收處理函數(shù)
              pSer->PackagePro( pSer->DatBuf, pSer->m_DatLen);
 
       }
 
       printf( "ReceiveThreadFunc finished\n");
       pthread_exit( NULL );
       return 0;
}

　　串口在發(fā)送的時候，比較簡單，直接調(diào)用send_rs485_frame()函數(shù)，填入需要發(fā)送的地址和數(shù)據(jù)即可，使用下面的代碼來測試：

char        addr = 0x55;
char    Buf[2];
 
Buf[0] = 0x55;
Buf[1] = 0xaa;
 
//發(fā)送地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)
m_Serial.send_rs485_frame(addr, Buf, sizeof(Buf));

　　主板實際輸出的波形如下：

　　感興趣的客戶可以和英創(chuàng)的工程師聯(lián)系，索取完整的測試工程。