2019年12月17日 | DS18B20时序分析详细步骤

　　1、过程1、2是初始化过程，每次读取都要初始化，否则18b20处于待机状态，无法成功读取。过程1：拉低信号线480-700us，使它复位，然后释放总线15-60us，18b20会拉低总线60-240us，然后它释放总线。所以初始化成功的一个标志就是能否读到18b20这个先低后高的操作时序。

　　(注意：黑色部分表示主机操作，蓝色部分表示18b20操作，每次主机操作完成之后等待18b20状态时，必须要释放总线，比如将IO设置为高阻态什么的。否则18B20没法把状态写到线上)

　　2、过程3、4是写1bit数据过程。过程3是写0 ，过程4是写1。过程3：拉低总线60us，然后抬高总线5us，完成。过程4：拉低总线5us，然后抬高总线60us，完成

　　3、过程5、6是读1bit过程。过程5是读0，过程6是读1。过程5、6：拉低总线5us，然后释放总线，读取总线，如果为0，则读入0，如果为1，则读入1。

　　DS18B20时序

　　初始化序列——复位和存在脉冲

　　DS18B20的所有通信都由由复位脉冲组成的初始化序列开始。该初始化序列由主机发出，后跟由DS18B20发出的存在脉冲(presence pulse)。下图(插图13，即如下截图)阐述了这一点。当发出应答复位脉冲的存在脉冲后，DS18B20通知主机它在总线上并且准备好操作了。

　　在初始化步骤中，总线上的主机通过拉低单总线至少480μs来产生复位脉冲。然后总线主机释放总线并进入接收模式。

　　当总线释放后，5kΩ的上拉电阻把单总线上的电平拉回高电平。当DS18B20检测到上升沿后等待15到60us，然后以拉低总线60-240us的方式发出存在脉冲。

　　如文档所述，主机将总线拉低最短480us，之后释放总线。由于5kΩ上拉电阻的作用，总线恢复到高电平。DS18B20检测到上升沿后等待15到60us，发出存在脉冲：拉低总线60-240us。至此，初始化和存在时序完毕。

　　根据上述要求编写的复位函数为：

　　首先是延时函数：(由于DS18B20延时均以15us为单位，故编写了延时单位为15us的延时函数，注意：以下延时函数晶振为12MHz)

　　/*

　　************************************

　　函数：Delayxus_DS18B20

　　功能：DS18B20延时函数

　　参数：t为定时时间长度

　　返回：无

　　说明： 延时公式：15n+15(近似),晶振12Mhz

　　******************************************

　　*/

　　voidDelayxus_DS18B20(unsigned int t)

　　{

　　for(t;t>0;t--)

　　{

　　_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

　　}

　　_nop_(); _nop_();

　　}

　　延时函数反汇编代码(方便分析延时公式)

　　C:0x0031 7F01 MOV R7,#0x01

　　C:0x0033 7E00 MOV R6,#0x00

　　C:0x0035 1206A6 LCALLdelayxus(C:06A6)

　　38: voidDelayxus_DS18B20(unsigned int t)

　　39: {

　　40: for(t;t>0;t--)

　　C:0x06A6 D3 SETB C

　　C:0x06A7 EF MOV A,R7

　　C:0x06A8 9400 SUBB A,#0x00

　　C:0x06AA EE MOV A,R6

　　C:0x06AB 9400 SUBB A,#0x00

　　C:0x06AD 400B JC C:06BA

　　41: {

　　42:_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

　　C:0x06AF 00 NOP

　　C:0x06B0 00 NOP

　　C:0x06B1 00 NOP

　　C:0x06B2 00 NOP

　　43: }

　　C:0x06B3 EF MOV A,R7

　　C:0x06B4 1F DEC R7

　　C:0x06B5 70EF JNZDelayxus_DS18B20 (C:06A6)

　　C:0x06B7 1E DEC R6

　　C:0x06B8 80EC SJMPDelayxus_DS18B20 (C:06A6)

　　44: _nop_(); _nop_();

　　C:0x06BA 00 NOP

　　C:0x06BB 00 NOP

　　45: }

　　C:0x06BC 22 RET

　　分析上述反汇编代码，可知延时公式为15*(t+1)

　　/*

　　************************************

　　函数：RST_DS18B20

　　功能：复位DS18B20，读取存在脉冲并返回

　　参数：无

　　返回：1：复位成功 ;0：复位失败

　　说明： 拉低总线至少480us ;可用于检测DS18B20工作是否正常

　　******************************************

　　*/

　　bit RST_DS18B20()

　　{

　　bit ret="1";

　　DQ=0;/*拉低总线 */

　　Delayxus_DS18B20(32);/*为保险起见，延时495us */

　　DQ=1;/*释放总线 ，DS18B20检测到上升沿后会发送存在脉冲*/

　　Delayxus_DS18B20(4);/*需要等待15~60us，这里延时75us后可以保证接受到的是存在脉冲(如果通信正常的话) */

　　ret=DQ;

　　Delayxus_DS18B20(14);/*延时495us，让ds18b20释放总线，避免影响到下一步的操作 */

　　DQ=1;/*释放总线 */

　　return(~ret);

　　}

　　写时序：

　　主机在写时隙向DS18B20写入数据，并在读时隙从DS18B20读入数据。在单总线上每个时隙只传送一位数据。

　　写时间隙

　　有两种写时隙：写“0”时间隙和写“1”时间隙。总线主机使用写“1”时间隙向DS18B20写入逻辑1，使用写“0”时间隙向DS18B20写入逻辑0.所有的写时隙必须有最少60us的持续时间，相邻两个写时隙必须要有最少1us的恢复时间。两种写时隙都通过主机拉低总线产生(见插图14)。

　　为产生写1时隙，在拉低总线后主机必须在15μs内释放总线。在总线被释放后，由于5kΩ上拉电阻的作用，总线恢复为高电平。为产生写0时隙，在拉低总线后主机必须继续拉低总线以满足时隙持续时间的要求(至少60μs)。

　　在主机产生写时隙后，DS18B20会在其后的15到60us的一个时间窗口内采样单总线。在采样的时间窗口内，如果总线为高电平，主机会向DS18B20写入1;如果总线为低电平，主机会向DS18B20写入0。

　　如文档所述，所有的写时隙必须至少有60us的持续时间。相邻两个写时隙必须要有最少1us的恢复时间。所有的写时隙(写0和写1)都由拉低总线产生。

　　为产生写1时隙，在拉低总线后主机必须在15us内释放总线(拉低的电平要持续至少1us)。由于上拉电阻的作用，总线电平恢复为高电平，直到完成写时隙。

　　为产生写0时隙，在拉低总线后主机持续拉低总线即可，直到写时隙完成后释放总线(持续时间60-120us)。

　　写时隙产生后，DS18B20会在产生后的15到60us的时间内采样总线，以此来确定写0还是写1。

　　满足上述要求的写函数为：

　　/*

　　************************************

　　函数：WR_Bit

　　功能：向DS18B20写一位数据

　　参数：i为待写的位

　　返回：无

　　说明： 总线从高拉到低产生写时序

　　******************************************

　　*/

　　void WR_Bit(bit i)

　　{

　　DQ=0;//产生写时序

　　_nop_();

　　_nop_();//总线拉低持续时间要大于1us

　　DQ=i;//写数据 ，0和1均可

　　Delayxus_DS18B20(3);//延时60us，等待ds18b20采样读取

　　DQ=1;//释放总线

　　}

　　/*

　　***********************************

　　函数：WR_Byte

　　功能：DS18B20写字节函数，先写最低位

　　参数：dat为待写的字节数据

　　返回：无

　　说明：无

　　******************************************

　　*/

　　void WR_Byte(unsigned chardat)

　　{

　　unsigned chari="0";

　　while(i++<8)

　　{

　　WR_Bit(dat&0x01);//从最低位写起

　　dat>>=1; //注意不要写成dat>>1

　　}

　　}

　　读时序：

　　DS18B20只有在主机发出读时隙后才会向主机发送数据。因此，在发出读暂存器命令 [BEh]或读电源命令[B4h]后，主机必须立即产生读时隙以便DS18B20提供所需数据。另外，主机可在发出温度转换命令T [44h]或Recall命令E 2[B8h]后产生读时隙，以便了解操作的状态(在 DS18B20操作指令这一节会详细解释)。

　　所有的读时隙必须至少有60us的持续时间。相邻两个读时隙必须要有最少1us的恢复时间。所有的读时隙都由拉低总线，持续至少1us后再释放总线(由于上拉电阻的作用，总线恢复为高电平)产生。在主机产生读时隙后，DS18B20开始发送0或1到总线上。DS18B20让总线保持高电平的方式发送1，以拉低总线的方式表示发送0.当发送0的时候，DS18B20在读时隙的末期将会释放总线，总线将会被上拉电阻拉回高电平(也是总线空闲的状态)。DS18B20输出的数据在下降沿(下降沿产生读时隙)产生后15us后有效。因此，主机释放总线和采样总线等动作要在15μs内完成。

　　插图15表明了对于读时隙，TINIT(下降沿后低电平持续时间), TRC(上升沿)和TSAMPLE(主机采样总线)的时间和要在15μs以内。

　　插图16显示了最大化系统时间宽限的方法：让TINIT 和TRC尽可能的短，把主机采样总线放到15μs这一时间段的尾部。

　　由文档可知，DS18B20只有在主机发出读时隙时才能发送数据到主机。因此，主机必须在BE命令，B4命令后立即产生读时隙以使DS18B20提供相应的数据。另外，在44命令，B8命令后也要产生读时隙。

　　所有的读时隙必须至少有60us的持续时间。相邻两个读时隙必须要有最少1us的恢复时间。所有的读时隙都由拉低总线，持续至少1us后再释放总线(由于上拉电阻的作用，总线恢复为高电平)产生。DS18B20输出的数据在下降沿产生后15us后有效。因此，释放总线和主机采样总线等动作要在15us内完成。

　　满足以上要求的函数为：

　　/*

　　***********************************

　　函数：Read_Bit

　　功能：向DS18B20读一位数据

　　参数：无

　　返回：bit i

　　说明： 总线从高拉到低，持续至1us以上，再释放总线为高电平空闲状态产生读时序

　　******************************************

　　*/

　　unsigned char Read_Bit()

　　{

　　unsigned char ret;

　　DQ=0;//拉低总线

　　_nop_(); _nop_();

　　DQ=1;//释放总线

　　_nop_(); _nop_();

　　_nop_(); _nop_();

　　ret=DQ;//读时隙产生7 us后读取总线数据。把总线的读取动作放在15us时间限制的后面是为了保证数据读取的有效性

　　Delayxus_DS18B20(3);//延时60us，满足读时隙的时间长度要求

　　DQ=1;//释放总线

　　return ret; //返回读取到的数据

　　}

　　/*

　　************************************

　　函数：Read_Byte

　　功能：DS18B20读一个字节函数，先读最低位

　　参数：无

　　返回：读取的一字节数据

　　说明： 无

　　******************************************

　　*/

　　unsigned char Read_Byte()

　　{

　　unsigned char i;

　　unsigned chardat="0";

　　for(i=0;i<8;i++)

　　{

　　dat>>=1;//先读最低位

　　if(Read_Bit())

　　dat|=0x80;

　　}

　　return(dat);

　　}

　　/*

　　************************************

　　函数：Start_DS18B20

　　功能：启动温度转换

　　参数：无

　　返回：无

　　说明： 复位后写44H命令

　　******************************************

　　*/

　　void Start_DS18B20()

　　{

　　DQ=1;

　　RST_DS18B20();

　　WR_Byte(0xcc);// skip

　　WR_Byte(0x44);//启动温度转换

　　}

　　/*

　　************************************

　　函数：Read_Tem

　　功能：读取温度

　　参数：无

　　返回：int型温度数据，高八位为高八位温度数据，低八位为低八位温度数据

　　说明： 复位后写BE命令

　　******************************************

　　*/

　　int Read_Tem()

　　{

　　int tem="0";

　　RST_DS18B20();

　　WR_Byte(0xcc);// skip

　　WR_Byte(0xbe);//发出读取命令

　　tem=Read_Byte();//读出温度低八位

　　tem|=(((int)Read_Byte())<<8);//读出温度高八位

　　return tem;

　　}

　　注： DS18B20官方文档中没有说明读写数据位的顺序，查了下资料，DS18B20读写数据都是从最低位读写的。