2018年01月07日 | 基于STM32自码DS18B20驱动程序

DS18B20是一款单总线可编程分辨率的数字温度计，详细内容可见中英文datasheet，笔者不在赘述。

很早就接触到的温度传感器，也相信每一个曾学习过嵌入式开发的人都用过，笔者在STM32F4上自码DS18B20驱动，有些小小心得：

DS18B20的控制流程

根据DS18B20的通信协议，DS18B20只能作为从机，而单片机系统作为主机，单片机控制DS18B20完成一次温度转换必须经过3个步骤：复位、发送ROM指令、发送RAM指令。每次对DS18B20的操作都要进行以上三个步骤。

复位过程为：单片机将数据线拉低至少480uS，然后释放数据线，等待15-60uS让DS18B20接收信号，DS18B20接收到信号后，会把数据线拉低60-240uS，主机检测到数据线被拉低后标识复位成功；

发送ROM指令：ROM指令表示主机对系统上所接的全部DS18B20进行寻址，以确定对那一个DS18B20进行操作，或者是读取某个DS18B20的ROM序列号。

发送RAM指令：RAM指令用于单片机对DS18B20内部RAM进行操作，如读取寄存器的值，或者设置寄存器的值。

具体的RAM和RAM指令请查阅DS18B20的数据手册。下面简单介绍：

1、ROM操作命令：DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。一旦总线检测到从属器件的存在，它便可以发出器件ROM操作指令，所有ROM操作指令均为8位长度，主要提供以下功能命令：

1 ）读ROM（指令码0X33H）：当总线上只有一个节点（器件）时，读此节点的64位序列号。如果总线上存在多于一个的节点，则此指令不能使用。

2 ）ROM匹配（指令码0X55H）：此命令后跟64位的ROM序列号，总线上只有与此序列号相同的DS18B20才会做出反应；该指令用于选中某个DS18B20，然后对该DS18B20进行读写操作。

3 ）搜索ROM（指令码0XF0H）： 用于确定接在总线上DS18B20的个数和识别所有的64位ROM序列号。当系统开始工作，总线主机可能不知道总线上的器件个数或者不知道其64位ROM序列号，搜索命令用于识别所有连接于总线上的64位ROM序列号。

4 ）跳过ROM（指令码0XCCH）： 此指令只适合于总线上只有一个节点；该命令通过允许总线主机不提供64位ROM序列号而直接访问RAM，以节省操作时间。

5 ）报警检查（指令码0XECH）：此指令与搜索ROM指令基本相同，差别在于只有温度超过设定的上限或者下限值的DS18B20才会作出响应。只要DS18B20一上电，告警条件就保持在设置状态，直到另一次温度测量显示出非告警值，或者改变TH或TL的设置使得测量值再一次位于允许的范围之内。储存在EEPROM内的触发器用于告警。

RAM指令

DS18B20有六条RAM命令：

1）温度转换（指令码0X44H）：启动DS18B20进行温度转换，结果存入内部RAM。

2）读暂存器（指令码0XBEH）：读暂存器9个字节内容，此指令从RAM的第1个字节（字节0）开始读取，直到九个字节（字节8，CRC值）被读出为止。如果不需要读出所有字节的内容，那么主机可以在任何时候发出复位信号以中止读操作。

3）写暂存器（指令码0X4EH）： 将上下限温度报警值和配置数据写入到RAM的2、3、4字节，此命令后跟需要些入到这三个字节的数据。

4）复制暂存器（指令码0X48H）：把暂存器的2、3、4字节复制到EEPROM中，用以掉电保存。

5）重新调E2RAM（指令码0XB8H）：把EEROM中的温度上下限及配置字节恢复到RAM的2、3、4字节，用以上电后恢复以前保存的报警值及配置字节。

6）读电源供电方式（指令码0XB4H）：启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU。对于在此命令送至DS18B20后所发出的第一次读出数据的时间片，器件都会给出其电源方式的信号。“0”表示寄生电源供电。“1”表示外部电源供电。

1.初始化时序要注意，笔者亲测，在MCU控制单总线为低电平240us即可（数据手册上要求至少480us）释放总线，等待60us后即可检测到到DS18B20返回的拉低单总线信号，此处，需注意至少应在此等待120us，否则可能会导致温度传感器无法正常工作。2.初学者需注意时序，对于DS18B20的操作都必需经过三步：初始化，ROM命令（多为跳过指令0xCC），DS18B20功能命令。再次强调对其的每一个操作必须经过这三步，可阅读code加深理解。

3.在读取DS18B20时，注意顺序，DS18B20先发送低位，在字节读取时应当注意。

4.初学者应尝试实现对于DS18B20内部ROM的8位系列号（28H），和48位唯一序列号进行读取，以及修改温度传感器内部EEPROM的过温、低温报警值。

DS18B20驱动程序源代码如下：

#include 《ds18b20.h》

#include “delay.h”

#include “usart.h”

//ds18b20初始化

void init_ds18b20（ void ）

{

init_onewire_out（）;

GPIO_ResetBits（GPIOG，GPIO_Pin_9）;

delay_us（480）;

init_onewire_in（）;

delay_us（60）;

if（ ！DQ_In）

{

delay_us（120）;

}

}

//ds18b20 检测

void chack_ds18b20（ void ）

{

init_onewire_out（）;

GPIO_ResetBits（GPIOG，GPIO_Pin_9）;

delay_us（240）;

init_onewire_in（）;

delay_us（60）;

if（ ！DQ_In）

{

delay_us（80）;

if（ ！DQ_In ）

printf（“检测到DS18B20！\r\n”）;

}

}

//设置为主设备写总线，从设备读总线

void init_onewire_out（ void ）

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd（RCC_AHB1Periph_GPIOG， ENABLE）;//使能GPIOG时钟

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉

GPIO_Init（GPIOG， &GPIO_InitStructure）;//初始化

}

//设置为主设备读取总线，从设备写总线

void init_onewire_in（ void ）

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd（RCC_AHB1Periph_GPIOG， ENABLE）;//使能GPIOG时钟

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式

// GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉

GPIO_Init（GPIOG， &GPIO_InitStructure）;//初始化

}

void ds18b20_write_byte（ u8 data ）

{

u8 i;

u8 j=0;

init_onewire_out（）;

for（i=0;i《8;i++）

{

j=data & 0x01;

if（j）

{

DQ_Out=0; //写1

delay_us（15）;

DQ_Out=1;

delay_us（60）;

}

else

{

DQ_Out=0; //写0

delay_us（60）;

DQ_Out=1;

delay_us（1）;

}

data = data》》1;

}

}

//读取DS18B20 的一位

u8 ds18b20_read_bit（ void ）

{

u8 bit;

init_onewire_out（）;

DQ_Out=0;

delay_us（2）;

DQ_Out=1;

init_onewire_in（）;

delay_us（12）;

if（DQ_In）

bit=1;

else

bit=0;

delay_us（50）;

return bit;

}

//读ds18b20的字节

u8 ds18b20_read_byte （ void ）

{

u8 data=0;

u8 i;

u8 j=0;

for（i=0;i《8;i++）

{

j=ds18b20_read_bit（）;

if（j） //注意顺序即可，ds18b20先发送地位到总线上

j=j《《i;

data |=j;

}

return data;

}

//获取ds18b20的系列码和48位唯一序列号

void ds18b20_read_rom_number（）

{

u32 number=0;

u8 data，i，serial_num，ds18b20_crc;

init_ds18b20（）;

ds18b20_write_byte（0x33）;

serial_num = ds18b20_read_byte（）;

for（i=0;i《6;i++）

{

data = ds18b20_read_byte（）;

number |= data;

number = number《《8;

}

ds18b20_crc = ds18b20_read_byte（）;

printf（“系列号是：%d\r\n”，serial_num）;

printf（“序列号是：%d\r\n”，number）;

printf（“CRC校验为：%d\r\n”，ds18b20_crc）;

}

//开启ds18b20温度转换

void tem_chage（ void ）

{

init_ds18b20（）;

ds18b20_write_byte（0xcc）; //忽略rom指令

ds18b20_write_byte（0x44）; //开启转换

}

short get_temp（ void ）

{

int temp=0;

u8 i，TH，TL;

short tem;

tem_chage（）;

delay_us（10）;

init_ds18b20（）;

ds18b20_write_byte（0xcc）; //忽略rom指令

ds18b20_write_byte（0xbe）; //读取温度转换值

TL=ds18b20_read_byte（）;

TH=ds18b20_read_byte（）;

if（TH 》 7） //通过判读存储器的高五位的0，1来判断温度的正负，

{

temp = 0; //为负

TH =~TH;

TL =~TL;

}

else

temp = 1; //为正

tem = TH;

tem =tem《《8;

tem =tem+TL;

tem = （double）tem * 0.625;

if（temp）

return tem;

else

return -tem;

}

void ds18b20_return_TH_TL_CONF（ void ）

{

char data，data_TH，data_TL，CONF;

init_ds18b20（）;

ds18b20_write_byte（0xcc）; //忽略rom指令

ds18b20_write_byte（0xbe）; //读取温度转换值

data = ds18b20_read_byte（）;

data = ds18b20_read_byte（）;

data_TH = ds18b20_read_byte（）;

data_TL = ds18b20_read_byte（）;

CONF =ds18b20_read_byte（）;

printf（“过温报警的温度为：%d℃\r\n”，data_TH）;

printf（“低温报警的温度为：%d℃\r\n”，-（data_TL-128））;

CONF &=0x60 ;

CONF =CONF》》5;

switch （CONF） {

case 0：

printf（“ds18b20的测量精度为9位，精度为0.5℃\r\n”）;

break;

case 1：

printf（“ds18b20的测量精度为10位，精度为0.25℃\r\n”）;

break;

case 2：

printf（“ds18b20的测量精度为11位，精度为0.125℃\r\n”）;

break;

case 3：

printf（“ds18b20的测量精度为12位，精度为0.0625℃\r\n”）;

break;

default：

printf（“error！！\r\n”）;

break;

}

}

//设置温度报警值和配置精度，TH过温报警值（TH》0），TL低温报警值（TL为负数 ），mode配置模式0，1，2，3

//mode=0 精度为9位 00011111 dat=31

//mode=1 精度为10位 00111111 dat=63

//mode=2 精度为11位 01011111 dat=95

//mode=3 精度为12位 01111111 dat =127

void ds18b20_write_TH_TL_CONF（u8 TH，u8 TL，u8 mode）

{

u8 dat;

switch （mode）{

case 0：

dat=31;

break;

case 1：

dat=63;

break;

case 2：

dat=95;

break;

case 3：

dat=127;

break;

default：

printf（“mode error！！\r\n”）;

dat=127;

break;

}

TL=TL+128;

init_ds18b20（）;

ds18b20_write_byte（0xcc）; //忽略rom指令

ds18b20_write_byte（0x4e）; //写入暂存寄存器 ，过温和低温报警值

ds18b20_write_byte（TH）; //写入20°为过温报警值

ds18b20_write_byte（TL）; //写入-20°为低温报警值

ds18b20_write_byte（dat）; //写入精度

init_ds18b20（）;

ds18b20_write_byte（0xcc）; //忽略rom指令

ds18b20_write_byte（0x48）; //将写入的暂存寄存器拷入EEPROM

}

void ds18b20_chack_self（ void ）

{

chack_ds18b20（）;

ds18b20_read_rom_number（）;

ds18b20_return_TH_TL_CONF（）;

}