【常用通讯协议】—RS-485通讯协议
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通常将实现两个设备之间数据交换的功能称为通讯协议，通讯协议分硬件层协议和软件层协议。
硬件层协议决定数据如何传输问题，主要解决数据在物理媒介上的传输方式。比如要在设备1向设备2发送0x66，0x66的二进制数为0110 0110，这8个二进制数从设备1传输到设备2，其中涉及到1怎么传，0怎么传的问题，这就是硬件层要解决的问题。
硬件层协议目前常用的有RS-232、RS-485、SPI、[IIC](https://so.csdn.net/so/search?q=IIC&spm=1001.2101.3001.7020)等。比如RS-232规定，线上的电压为x伏都表示传输的是0，y伏传输的则是1。还有要选择多少条线传输数据，选择什么材质的线传输输入，也属于硬件层协议约束的。硬件层协议也叫接口协议
软件层协议指通讯双方在软件编码方面约定的通讯规则，比如说一个人说中文，另一个人也要说中文，两人才能进行交流；常见的软件层协议有Modbus协议、TCP/IP协议、GPRS等；而Modbus协议可以通过串口、RS-485、以太网等来传输。
可以这样理解：两个用中文（软件协议）交流的人，可以通过面对面、打电话、发短信等不同的方式（硬件协议）来通信
一、RS-485通讯协议
MCU管脚输出TTL电平，TTL电平是当MCU管脚输出0电平时，一般情况下电压是0V，当MCU管脚输出1电平时，电压是5V。
因TTL电平的是由一条信号线，一条地线产生，信号线上的干扰信号会跟随有效信号传送到接收端，使得有效信号受到干扰，
485通讯实际上是把MCU出来的TTL电平通过硬件层的一个电平转换芯片进行转换，把MCU出来的一条的TTL信号经过芯片转换为两根线(线A、线B)上的信号。当MCU给电平转换芯片输入低TTL电平时，电平转换芯片会使得B的电压比A的电压高，反之，A的电压比B的电压高。这样来看，485协议规约A,B两条电平线上差值为多少表示0或者1，所以说RS-485是硬件层协议。
485协议的接收端可能是另一个MCU，MCU管脚也只接受TTL电平，电平转换芯片过来的是两条线（A,B）的电压，所以需要对此两条线差分电压转换为TTL电平。
常用的电平转换芯片是MAX485。把TTL信号转为485信号，实质是一个集成芯片，无任何程序代码，纯粹硬件逻辑。同理，将485电平转为TTL也是如此。现在很多芯片把接收和转换都集成到一块IC，但是注意，转换器和接收器依旧是没有同时工作的。也就是半双工通讯。
二、半双工通讯
单工通讯是指数据只能朝着一个方向传输的通讯方式。
半双工通讯则是指对于通讯两端，不能同时相对方法发送数据，必须错开时间段发送。在发送的同时不能接收数据，在接收状态时，不能发送数据。
RS-485的通讯线只有2条，且这两条通讯线在一次传输中都需要用到，因此485只可实现半双工通讯。
485实现半双工通讯，会遇到一个问题，MCU1向MCU2发数据时，并不知道线上是否正在传来MCU2数据，因为没有其他线可用来判断对方的收发状态，那么可能也会导致数据冲突。因此，RS-485要实现半双工通讯，就需要上层的软件协议加以规约，也就是做到”不能你想发数据就发数据”。理解为，软件层协议就好像交通规则，它能让数据有序传输。
三、RS-485介绍
电子工业协会（EIA）于1983年制订并发布RS-485标准，并经通讯工业协会（TIA) 修订后命名为TIA/EIA-485-A，所以TIA/EIA-485-A才是真正的名字，因为人们已经叫习惯RS-485了。
RS-485标准是为弥补RS-232通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485标准只规定了平衡发送器和接收器的电平特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议，RS-485的速率可高达10Mbit/s，理论通讯距离可达1200米
RS-485标准与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。
1、传输方式以及电平逻辑
RS-485传输方式：半双工通信、（逻辑1：+2V ~ +6V 逻辑0：-6V ~ -2V）这里的电平指**AB 两线间的电压差
2、节点连接示意图
因为大多数MCU的信号都是TTL信号，且数据是通过串口发送和接收，是不符合RS-485标准的，所以要将数据放在485通信线上传输的话，就要将TTL信号转为RS-485的差分信号，然后在AB线上传输，到达节点后再将RS-485的差分信号转换为TTL信号，给节点的MCU进行数据处理
3、RS-485数据链路示意图
主机发送给从机或者从机发送给主机，都会占用到A和B线，所以RS-485多用在半双工模式。
主机的GPIO会控制RS-485收发器的DE管脚，设置发送模式，从UART TXD线向RS-485收发器的数据（D或DI）线发送一个字节，收发器将在A和B线上将单端UART位流转换为差分位流，数据离开收发器后，主机立即将收发器的模式切换为接收模式。
从机控制RS-485收发器的/RE管脚，设置为接收模式，接收主机发送的比特流，将其转换为单端信号，通过从机的UART RXD线接收，当从机准备好响应时，它按主机原来的方式进行发送，而主机变为接收。
4、拓扑结构
RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个节点。
RS-485总线同I2C，也是主从模式，支持点对点单从机模式，也支持多从机模式，不支持多主机模式
四、485电路原理图
1、RS-485收发器
RS-485是差分传输，如果用单片机控制RS-485接口的设备，需要用到收发器，如下是一个MCU控制一个RS-485的图示。
单片机MCU的标准串行口通过RXD直接连接MAX485芯片的RO引脚，通过TXD直接连接MAX485芯片的DI引脚。
让该芯片处于发送模式还是接收模式的选择位是DE/!RE，一般情况下把这两个引脚接在一起，只用微处理器的一个引脚控制
R14是上拉电阻，R16下拉，默认状态下将A拉高，B拉低，如果不加电阻，那默认情况下是不稳定的，会对单片机的引脚造成干扰
可以在最后输出端加上TVS管，环境恶劣时可加，做保护作用，平时实验可以不加
2、芯片内部
收发器内部是一个接收器（上半部分）加一个发送器（下半部分）
RS-485收发器内部结构
其中：
- A和B为总线；
- A：发送器输出/接收器输入反相
B：发送器输出/接收器输入反相
- R为接收器输入；
- RE为接收器使能信号；（低电平有效）
- DE为发送器使能信号；（高电平有效）
- D/DI为发送器输出；
对于使能信号，字母上面加一横的为低电平有效（如上图RE），不加的为高电平有效（如DE）。
如果单片机MCU输出的信号TNOW2为高电平，则芯片处于发送模式（发送器/驱动器）,差分输出A和B遵循数据输入DI处的逻辑状态;
当DI为高电平时，导致A转为高，B转为低。定义为VOD=VA-VB的差分输出电压为正，也就是逻辑1（AB间的电压差为+2V ~ +6V）；
当DI为低电平时，输出状态反转，B变高，A变低，VOD为负 ，为逻辑0（AB间的电压差为 -6V ~ -2V）；
当DE低时，两个输出都变成高阻抗。在这种情况下，与D处的逻辑状态是不相关的。
4、接收功能真值表
如果单片机MCU输出的信号TNOW2为低电平，则芯片处于接收模式（接收器），如果为高电平，则关闭接收模式；
AB间的电平大于+200mv时，RO引脚输出逻辑1；
AB间的电平小于-200mv时，RO引脚输出逻辑0；
当AB间的电平处于-200mv ~ +200mv之间时，则表示不稳定
五、共模干扰问题
RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以。
长距离布线会有信号衰减，而且引入噪声和干扰的可能性更大，在线缆A和B上的表现就是电压幅度的变化，但是，采用差分线的好处就是，差值相减就会忽略掉干扰依旧能输出正常的信号，把这种差分接收器忽略两条信号线上相同电压的能力称为共模抑制。
如果在传输过程中遇到干扰，那A、B两根线的电压都会发生变化，可能本来A是5V，B是2V，被干扰成了A是8V，B是5V，但由于485通信检测的是两根线之间的电压差，所以AB间的电压差并没有发生改变，仍然是3V，所以接收器检测到的仍然是正确的信号
像串口和RS232这些单端的通信方式，因为只有一根信号线和一根地线，并会规定某个电平状态表示一种逻辑，如5V表示1，0V表示0，当在传输过程中发生干扰时，5V可能变成了2V，这时候就没法判断到底是1还是0了，导致传输的数据不正确
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