Seeed Studio XIAO-RS485-Expansion-Board 入门指南

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tip

• V1.1 及更早版本使用软件方向控制。请参阅软件到软件方向示例。

特性

• 兼容 Seeed Studio XIAO：专为 Seeed Studio XIAO 开发板设计。
• 长距离通信：支持最长 1,200 m（约 3,937 ft）的 RS-485 通信距离。
• 5V 或 12V 直流输入：支持任一供电电压，板载电路可将 12V 转换为 5V。
• 两个 3 针端子：分别用于 RS-485 信号（A、B、GND）和电源（INT、5V、12V）。
• 紧凑设计：尺寸大约为两个 XIAO 板大小，适用于空间受限的项目。
• 可选方向控制：可通过板载 0 Ω 电阻配置为硬件自动或软件控制的 RS-485 收发切换。出厂默认配置为硬件自动方向控制。
• RX/TX 活动指示灯：指示数据接收和发送状态。
• 5V 和 12V 电源指示灯：指示对应输入电压是否存在。

硬件概览

XIAO RS485 扩展板

• XIAO RS485 扩展板指示图 V1.2 正面

• XIAO RS485 扩展板指示图 V1.2 背面

准备材料

Seeed Studio XIAO RS485-Expansion-Board × 2	Seeed Studio XIAO ESP32-C3 × 2
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连接示意图

• XIAO RS-485 扩展板 V1.2 使用 TP8485E-SR 收发器。RS-485 信号与 XIAO 引脚的对应关系如下：RS485_TX 接 D4，RS485_RX 接 D5，RS485_DE 接 D2。

两个 RS485 扩展板的连接

• 5V OUT/IN 开关：控制 5V 端子电源的方向。当本板向其他设备提供 5V 时，将其设置为 OUT；当本板通过端子接收 5V 时，将其设置为 IN。
• 120R 开关：设置为 ON 时，将板载 120 Ω 终端电阻接在 RS-485 的 A 和 B 线上；设置为 NC 时断开该电阻。对于长距离布线，应在总线物理两端启用终端电阻；中间节点保持断开。
• INT：预留中断连接。

tip

• V1.2 默认配置为硬件自动方向控制，因此示例程序无需通过 D2 切换方向。若要使用软件方向控制，需要更改板载 0 Ω 电阻的位置。

• 硬件自动方向所用零欧电阻的位置

• 软件手动方向所用零欧电阻的位置

软件概览

在本项目中，XIAO ESP32C3 通过 D4（GPIO6）和 D5（GPIO7）与 RS485 扩展板通信。

硬件自动方向到硬件自动方向

当选择硬件自动方向控制时，示例程序无需控制 DE 引脚。

1. 发送端代码

#include <Arduino.h>

// Hardware -> Hardware: sender (XIAO ESP32C3, RS485 board V1.2).
// Fit R23/R24 for automatic direction; D2 is unused.
void setup() {
  Serial.begin(115200); // USB serial monitor.
  Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4); // RS485: RX=D5, TX=D4.
  Serial.println("Hardware -> Hardware sender ready");
  delay(500);
}

void loop() {
  Serial1.println("Hello from hardware sender"); // Send over the RS485 bus.
  Serial.println("Sent: Hello from hardware sender"); // Show status via USB.
  delay(1000);
}

• Serial.begin(115200) 启动用于串口监视器的 USB 串口输出。
• Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4) 以 9600 波特率启动 RS-485 通信。D5 为 RX，D4 为 TX。
• 开发板自动控制传输方向，因此该示例程序不使用 D2。
• Serial1.println() 每秒发送一行文本。Serial.println() 通过 USB 显示本地发送状态，它并不能确认接收端是否收到了消息。

2. 接收端代码

#include <Arduino.h>

// Hardware -> Hardware: receiver (XIAO ESP32C3, RS485 board V1.2).
// Fit R23/R24 for automatic direction; D2 is unused.
void setup() {
  Serial.begin(115200); // USB serial monitor.
  Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4); // RS485: RX=D5, TX=D4.
  Serial.println("Hardware -> Hardware receiver ready");
  delay(500);
}

void loop() {
  if (Serial1.available()) {
    String message = Serial1.readStringUntil('\n'); // Read one RS485 line.
    message.trim();
    if (message.length() > 0) {
      Serial.print("Received: "); // Display on the USB serial monitor.
      Serial.println(message);
    }
  }
}

• Serial 通过 USB 显示消息。Serial1 通过 D5 从 RS-485 收发器接收数据。
• Serial1.available() 检查 UART 缓冲区中是否有等待处理的接收字节。
• Serial1.readStringUntil('\n') 读取直到换行符或超时。message.trim() 会移除首尾空白字符，包括由 println() 发送的回车符。
• 如果最终得到的消息非空，则通过 Serial.print() 和 Serial.println() 在 USB 串口监视器中显示。
• 开发板自动控制方向，因此该示例程序不使用 D2。

3. 测试结果

• 为每块 XIAO 打开 USB 串口监视器，以查看发送和接收的消息。

• 在数据传输过程中，板载 TX 和 RX 指示灯会闪烁以显示相应的活动状态。

硬件自动方向到软件方向

1. 发送端代码

#include <Arduino.h>

// Hardware -> Software: sender (XIAO ESP32C3, RS485 board V1.2).
// Fit R23/R24 for automatic direction; D2 is unused.
void setup() {
  Serial.begin(115200); // USB serial monitor.
  Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4); // RS485: RX=D5, TX=D4.
  Serial.println("Hardware -> Software sender ready");
}

void loop() {
  Serial1.println("Hello from hardware sender"); // Send over the RS485 bus.
  Serial.println("Sent: Hello from hardware sender"); // Show status via USB.
  delay(1000);
}

• Serial.begin(115200) 启动 USB 串口输出。Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4) 启动 RS-485 UART，其中 D5 为 RX，D4 为 TX。
• 此板使用硬件自动方向控制，因此发送端无需操作 D2。
• 在 loop() 中，Serial1.println() 每秒通过 RS-485 发送一行文本。
• Serial.println() 通过 USB 显示本地发送状态。检查接收端的串口监视器以确认是否收到数据。

2. 接收端代码

在软件方向控制模式下，将 D2 配置为输出，并在接收端保持为 LOW 以启用接收模式。

#include <Arduino.h>

// Hardware -> Software: receiver (XIAO ESP32C3, RS485 board V1.2).
// Fit R25/R26 for software direction; D2 stays LOW to receive.
void setup() {
  Serial.begin(115200); // USB serial monitor.
  Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4); // RS485: RX=D5, TX=D4.
  pinMode(D2, OUTPUT);
  digitalWrite(D2, LOW); // Keep RS485 in receive mode.
  Serial.println("Hardware -> Software receiver ready");
}

void loop() {
  if (Serial1.available()) {
    String message = Serial1.readStringUntil('\n'); // Read one RS485 line.
    message.trim();
    if (message.length() > 0) {
      Serial.print("Received: "); // Display on the USB serial monitor.
      Serial.println(message);
    }
  }
}

• Serial 用于 USB 串口监视器，而 Serial1 通过 D5 接收 RS-485 数据。
• pinMode(D2, OUTPUT) 将 D2 配置为方向控制引脚。保持 D2 为 LOW 选择接收模式。
• Serial1.available() 检查缓冲区中的数据。readStringUntil('\n') 读取一行，trim() 去除首尾空白字符。
• message.length() > 0 用于过滤空消息。有效的接收文本会通过 USB 串口监视器显示。

3. 测试结果

• 为每个 XIAO 打开 USB 串口监视器，以查看发送和接收的消息。

• 在数据传输过程中，板载 TX 和 RX 指示灯会闪烁以显示对应的活动。

软件方向到软件方向

在软件方向控制中，D2 用于选择工作模式：LOW 为接收，HIGH 为发送。

1. 发送端代码

#include <Arduino.h>

// Software -> Software: sender (XIAO ESP32C3, RS485 board V1.2).
// Fit R25/R26 for software direction; D2 controls transmit/receive.
void setup() {
  Serial.begin(115200); // USB serial monitor.
  Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4); // RS485: RX=D5, TX=D4.
  pinMode(D2, OUTPUT);
  digitalWrite(D2, LOW); // Keep RS485 in receive mode.
  Serial.println("Software -> Software sender ready");
}

void loop() {
  digitalWrite(D2, HIGH); // Enable RS485 transmission.
  delayMicroseconds(100); // Allow the transceiver to switch.
  Serial1.println("Hello from software sender"); // Send over the RS485 bus.
  Serial1.flush(true); // Wait for TX only; keep RX buffer intact.
  digitalWrite(D2, LOW); // Return to receive mode.
  Serial.println("Sent: Hello from software sender"); // Show status via USB.
  delay(1000);
}

• Serial 通过 USB 显示状态。Serial1 通过 D4 以 9600 波特率发送 RS-485 数据。
• D2 控制方向：LOW 选择接收模式，HIGH 选择发送模式。
• 在发送之前，程序将 D2 置为 HIGH，并短暂等待收发器切换模式。
• Serial1.println() 发送文本。Serial1.flush(true) 在不清除接收数据的情况下等待 UART 发送完成。
• 发送完成后，程序将 D2 置为 LOW，并通过 USB 显示本地发送状态。

2. 接收端代码

#include <Arduino.h>

// Software -> Software: receiver (XIAO ESP32C3, RS485 board V1.2).
// Fit R25/R26 for software direction; D2 stays LOW to receive.
void setup() {
  Serial.begin(115200); // USB serial monitor.
  Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4); // RS485: RX=D5, TX=D4.
  pinMode(D2, OUTPUT);
  digitalWrite(D2, LOW); // Keep RS485 in receive mode.
  Serial.println("Software -> Software receiver ready");
}

void loop() {
  if (Serial1.available()) {
    String message = Serial1.readStringUntil('\n'); // Read one RS485 line.
    message.trim();
    if (message.length() > 0) {
      Serial.print("Received: "); // Display on the USB serial monitor.
      Serial.println(message);
    }
  }
}

• Serial.begin(115200) 启动 USB 串口输出。Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, D5, D4) 启动 RS-485 UART，其中 RX 为 D5，TX 为 D4。
• D2 被配置为方向控制引脚并保持为 LOW，使收发器保持在接收模式。
• 当 Serial1.available() 报告有缓冲数据时，readStringUntil('\n') 会读取一行。
• trim() 去除首尾空白字符。如果消息不为空，程序会通过 USB 显示它。

3. 测试结果

• 为每个 XIAO 打开 USB 串口监视器，以查看发送和接收的消息。

• 在数据传输过程中，板载 TX 和 RX 指示灯会闪烁以显示对应的活动。

资源

• 📄[原理图] Seeed Studio XIAO-RS485-Expansion-Board Schematic V1.2
• 🗃️[PCB 设计文件] Seeed Studio XIAO-RS485-Expansion-Board V1.2 Project

• 📄[原理图] Seeed Studio XIAO-RS485-Expansion-Board Schematic V1.1
• 🗃️[KiCad 原理图] Seeed Studio XIAO-RS485-Expansion-Board V1.1 SCH

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