手把手教你搞定STM32F1的RS485通信：从寄存器到实战的完整链路

你有没有遇到过这样的场景？
工业现场一堆传感器通过一根双绞线连成一串，主控板要轮询每个设备读取数据。结果刚上电通信就乱码，时好时坏，查了好久才发现是RS485方向控制没对齐——发送还没结束就把使能脚拉低了，最后一个字节直接“飞”了。

别急，这在嵌入式开发中太常见了。尤其是用STM32F1这类经典芯片做Modbus RTU通信时，很多人只复制个初始化代码，却不知道背后藏着多少坑。今天我们就来一次讲透：如何从零开始，在STM32F1上实现稳定可靠的RS485半双工通信。

不是简单贴段代码完事，而是带你走进USART、GPIO和硬件时序的真实世界，搞清楚每一步背后的逻辑。

为什么选STM32F1 + RS485？

先说结论：这个组合至今仍是工业控制领域的“黄金搭档”。

• STM32F1系列（比如最常见的STM32F103C8T6或VET6）成本低、资料全、生态成熟；
• 它自带多个USART外设，支持标准串行协议；
• 而RS485作为物理层标准，天生适合远距离、多节点、抗干扰的场合。

两者结合，正好满足工厂自动化、楼宇自控、智能电表等场景的核心需求：
✅ 一条总线挂32个设备
✅ 最远传1200米
✅ 差分信号抗干扰强
✅ 成本还特别低

但问题也来了：MCU输出的是TTL电平（3.3V/5V），而RS485要用±1.5V以上的差分电压传输。怎么办？

答案就是加一个RS485收发器芯片，比如你肯定见过的MAX485、SP3485 或 SN65HVD75。

这些芯片就像“翻译官”：把STM32发出的数字信号转成能在长导线上跑的差分信号，反过来也能把总线上的信号还原回来。

硬件连接的本质：不只是接几根线那么简单

我们先看最典型的连接方式（以USART1为例）：

STM32F1 ↔ MAX485 PA9 (TX) ────→ DI // 发送数据输入 PA10 (RX) ←───┐ RO // 接收数据输出 PB6 (DE_RE) ──→ DE / RE // 方向控制引脚 GND GND

其中最关键的就是DE 和 /RE 引脚：

• 当DE=1且/RE=0→ 芯片处于发送模式，将DI上的数据推到A/B线上；
• 当DE=0且/RE=1→ 切换为接收模式，监听A/B线上的信号并送到RO；
• 多数芯片把DE和/RE内部连在一起，所以可以用一个GPIO同时控制两个脚（称为“DE控制”）。

⚠️ 注意：如果不控制这个引脚，或者切换时机不对，就会出现：
- 数据发不出去
- 自己发的数据又回读进来
- 总线上多个设备同时发，造成总线冲突

所以，真正的难点不在“能不能通信”，而在什么时候切发送、什么时候切回接收。

USART配置：精准生成波特率是第一步

STM32F1的USART模块非常强大，但我们只需要关注几个核心参数即可。

关键配置项一览

这些配置最终会写进USART_InitTypeDef结构体里。

更重要的是：波特率是怎么算出来的？

它依赖APB总线时钟（PCLK）。对于USART1，它是挂在APB2上的，默认72MHz（假设系统时钟已倍频至72MHz）。

计算公式如下：

Baudrate = PCLK / (16 * USARTDIV)

STM32会自动根据你设定的波特率反推出整数+小数部分写入BRR寄存器。例如115200bps下，实际误差小于0.02%，几乎不会丢帧。

GPIO配置细节：别小看这几个引脚

除了TX/RX复用功能外，DE控制引脚的配置直接影响通信成败。

来看关键点：

// TX 引脚：必须设为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // RX 引脚：浮空输入即可 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // DE 控制引脚：普通推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 普通输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

这里有几个容易被忽略的细节：

1. TX为什么要用AF_PP？
   因为这是USART外设直接驱动引脚，需要高驱动能力和快速翻转能力。

2. RX为什么不用上拉？
   如果外部收发器已经内置偏置电阻，再加MCU上拉可能导致电平异常。一般留空由硬件决定。

3. DE引脚速度设为50MHz的意义？
   虽然DE只是开关信号，但在高速波特率（如115200）下，微秒级延迟都会影响最后一位数据的完整性。更快的IO翻转意味着更精确的控制。

4. 上电默认状态应为接收模式！
   所有节点初始必须处于监听状态，否则可能误触发发送。

// 初始化后立即置低，进入接收态 GPIO_ResetBits(RS485_DE_PORT, RS485_DE_PIN);

发送流程的灵魂：何时关闭DE使能？

这是整个RS485通信中最关键的一环！

很多开发者以为只要调完USART_SendData()就可以立刻关DE，结果发现偶尔丢包。原因就在于：数据还没完全移出移位寄存器！

正确的做法分三步走：

1. 拉高DE→ 进入发送模式
2. 写入数据→ 触发DMA或中断发送
3. 等待发送完成标志→ 确保最后一个比特已送出
4. 延时几十微秒→ 补偿传播延迟
5. 拉低DE→ 回到接收模式

对应的代码实现如下：

void RS485_SendByte(uint8_t data) { // Step 1: 切换到发送模式 GPIO_SetBits(RS485_DE_PORT, RS485_DE_PIN); // Step 2: 启动发送 USART_SendData(USART1, data); // Step 3: 等待发送完成 while (!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE)); // 发送寄存器空 while (!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)); // 传输完成（移位寄存器空） // Step 4: 添加微秒级延时（确保最后一位发出） Delay_us(50); // Step 5: 切回接收模式 GPIO_ResetBits(RS485_DE_PORT, RS485_DE_PIN); }

重点解释两个标志位：

• USART_FLAG_TXE：表示数据寄存器空，可以写下一个字节（用于连续发送）；
• USART_FLAG_TC：表示整个帧已发送完毕，包括停止位，这才是真正安全的时间点。

⚠️ 如果你在TXE之后就关DE，那最后一个停止位很可能没发完就被截断！

至于Delay_us(50)的作用：补偿信号在线缆中的传播时间和收发器响应延迟，防止相邻帧粘连。

实际项目中建议使用定时器实现精确延时，避免用NOP循环导致平台依赖性强。

完整初始化代码：可直接移植的模板

下面是一段经过验证、可在任意STM32F1芯片上运行的完整初始化函数：

#include "stm32f10x.h" // 定义DE控制引脚 #define RS485_DE_PORT GPIOB #define RS485_DE_PIN GPIO_Pin_6 void RS485_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; USART_InitTypeDef USART_InitStruct; // 使能相关时钟：USART1 + GPIOA(PA9/TX, PA10/RX) + GPIOB(PB6/DE) RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 配置PA9为复用推挽输出（TX） GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 配置PA10为浮空输入（RX） GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 配置PB6为通用推挽输出（DE控制） GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = RS485_DE_PIN; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(RS485_DE_PORT, &GPIO_InitStruct); // 默认进入接收模式 GPIO_ResetBits(RS485_DE_PORT, RS485_DE_PIN); // 配置USART1参数 USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200; USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStruct); // 使能USART1 USART_Cmd(USART1, ENABLE); }

📌 使用说明：
- 适用于所有STM32F1系列芯片（需确认引脚映射一致）；
- 若使用其他USART（如USART2），注意改用APB1时钟和对应GPIO端口；
-Delay_us()需自行实现（推荐SysTick或TIM定时器）；

常见坑点与调试秘籍

❌ 坑1：总线两端没接终端电阻

现象：高速通信时数据错乱、CRC校验失败
原因：信号反射造成波形畸变
解决：在总线最远两端各加一个120Ω电阻跨接A/B线

提示：短距离（<50米）、低速（<9600bps）可省略，但正式产品务必加上。

❌ 坑2：多个设备同时发送

现象：主从机都无法收到正确响应
原因：没有严格遵守主从协议，或DE控制逻辑有竞态
解决：
- 主机轮询时加超时机制；
- 从机只在地址匹配后才允许发送；
- 在中断中操作DE引脚时加临界区保护（__disable_irq()临时屏蔽）

❌ 坑3：地线环路引入噪声

现象：通信不稳定，尤其在电机启停时崩溃
原因：不同设备之间存在地电位差，形成共模干扰
解决：
- 使用隔离型RS485模块（带DC-DC和光耦）；
- 或至少加TVS二极管保护A/B线免受浪涌冲击

✅ 秘籍1：用示波器抓DE与TX波形

将探头分别接TX和DE引脚，观察以下时序是否合理：

TX: [----- DATA FRAME -----] DE: [-----------------------] ↑ ↑ 拉高 拉低（TC后延时）

理想情况是DE比TX早开、晚关，形成“包裹”关系。

如果DE提前关闭 → 必定丢数据
如果DE一直开着 → 无法接收别人发来的回应

✅ 秘籍2：启用USART中断或DMA提升效率

当前示例用了轮询方式，适合简单应用。若需处理大量数据，建议升级为：

• 接收中断：每当收到一字节触发中断，放入缓冲区；
• 发送完成中断：在TC中断中自动关闭DE，无需手动延时；
• DMA传输：批量发送/接收，彻底解放CPU

这样即使波特率达到1Mbps也能轻松应对。

实际应用场景举例

这套方案已在多个真实项目中落地：

• 光伏逆变器监控系统：主控通过RS485轮询20台逆变器，采集电压电流温度；
• 智能配电箱：多个电表挂同一总线，每30秒上报一次用电数据；
• Modbus温湿度传感器网络：基于Modbus RTU协议，地址可配置；
• PLC远程I/O扩展：低成本实现分布式IO采集。

它们的共同特点是：
🔹 通信距离超过20米
🔹 节点多、布线复杂
🔹 对稳定性要求极高

而这一切，都建立在扎实的底层驱动之上。

PCB设计建议：别让布局毁了你的软件努力

最后提醒几点硬件设计要点：

1. A/B线必须走差分对：等长、紧耦合，最好包地处理；
2. 远离高频信号线：如时钟、PWM、电源开关节点；
3. 终端电阻靠近接口放置：不要放在板子中间；
4. 预留TVS位置：用于防雷击和ESD；
5. 尽量采用手拉手拓扑：避免星型分支引起阻抗失配；
6. 共地处理谨慎：长距离通信建议使用隔离电源。

记住一句话：好的通信 = 七分硬件 + 三分软件。

如果你正在做一个基于STM32的工业通信项目，不妨把这段代码拿去试试。只要记得三点：

1. 初始化时关闭DE（默认接收态）
2. 发送完成后等TC再关DE
3. 总线两端加上120Ω电阻

基本上就能跑通99%的RS485场景。

当然，如果你想进一步优化，还可以加入：
- 自动波特率检测
- 动态地址分配
- 故障诊断上报
- 多主机仲裁机制

这些高级功能我们以后再聊。

现在，先把基础打牢。毕竟，每一个稳定的Modbus帧，都是从这一行GPIO_SetBits(DE_PIN)开始的。

你用过哪种RS485芯片？遇到过什么奇葩通信问题？欢迎在评论区分享你的踩坑经历。