2021年11月03日 | stm32实用篇6：HAL库 DS18B20 驱动

DS18B20是很常用的温度传感器，精度很高，测试结果如下：

整个驱动程序基本是根据时序写的。要注意的地方有两个：

1 读数据的时间 < 15us，这个值要实际测试，跟自己实现的延时函数效率有关，我使用的是10us，这个值如果设置的不合理，会直接导致整个数据读取出错；

2 建议使用DS18B20_GetTemp_SkipRom函数，不推荐使用设备号相关的那个读取函数，不太稳定；

HAL库驱动程序源码：

bsp_ds18b20.c

/**

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

  * @file            bsp_ds18b20.c

  * @author

  * @date

  * @version         v1.0

  * @note            DHT11 driver

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

  */

#include "bsp_ds18b20.h"

/**

  * @brief DS18B20 输出模式

  */

static void DS18B20_Mode_OUT_PP(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

GPIO_InitStruct.Pin = BSP_DS18B20_PIN;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;

HAL_GPIO_Init(BSP_DS18B20_PORT, &GPIO_InitStruct);

}

/**

  * @brief DS18B20 输入模式

  */

static void DS18B20_Mode_IN_NP(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

GPIO_InitStruct.Pin = BSP_DS18B20_PIN;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

HAL_GPIO_Init(BSP_DS18B20_PORT, &GPIO_InitStruct);

}

/**

  * @brief 主机给从机发送复位脉冲

  */

static void DS18B20_Reset(void)

{

DS18B20_Mode_OUT_PP(); // 主机输出

DS18B20_OUT_0; // 主机至少产生 480us 的低电平复位信号 

bsp_delay_us(750);

DS18B20_OUT_1; // 主机在产生复位信号后，需将总线拉高 

// 从机接收到主机的复位信号后，会在 15 ~ 60 us 后给主机发一个存在脉冲

bsp_delay_us(15);

}

/**

  * @brief  检测从机给主机返回的存在脉冲

  * @return 0：成功 1：失败

*/

static uint8_t DS18B20_Presence(void)

{

uint8_t pulse_time = 0;

DS18B20_Mode_IN_NP(); // 主机设为输入 

// 等待存在脉冲的到来，存在脉冲为一个 60 ~ 240 us 的低电平信号 

// 如果存在脉冲没有来则做超时处理，从机接收到主机的复位信号后，会在 15 ~ 60 us 后给主机发一个存在脉冲

while (DS18B20_IN && (pulse_time < 100)) // 等待低电平响应脉冲

{

pulse_time++;

bsp_delay_us(1);

}

// 经过 100 us 后，存在脉冲都还没有到来

if (pulse_time >= 100)

{

return 1;

}

else

{

pulse_time = 0;

}

// 响应脉冲（低电平）到来，且存在的时间不能超过 240 us 

while(!(DS18B20_IN) && pulse_time < 240)

{

pulse_time++;

bsp_delay_us(1);

}

if(pulse_time >= 240)

{

return 1;

}

else

{

return 0;

}

}

 /**

   * @brief  DS18B20 初始化函数

   * @reurn  0：成功 1：失败

   */

uint8_t DS18B20_Init(void)

{

DS18B20_Mode_OUT_PP();

DS18B20_OUT_1;

DS18B20_Reset();

return DS18B20_Presence();

}

/**

  * @brief 从DS18B20读取一个bit

  */

static uint8_t DS18B20_ReadBit(void)

{

uint8_t dat;

DS18B20_Mode_OUT_PP(); // 读 0 和读 1 的时间至少要大于 60 us 

DS18B20_OUT_0; // 读时间的起始：必须由主机产生 > 1us < 15us 的低电平信号 

// 这个时间非常重要，设置为 < 15，需要多次尝试；如果设置不合理，数据会直接出错

// 参数建议设为 10 11 12，具体值要根据延时函数的执行效率测试

bsp_delay_us(10);

DS18B20_Mode_IN_NP(); // 设置成输入，释放总线，由外部上拉电阻将总线拉高 

if (DS18B20_IN == 1)

{

dat = 1;

}

else

{

dat = 0;

}

bsp_delay_us(45); // 这个延时参数参考时序图 

return dat;

}

/**

  * @brief 从 DS18B20 读一个字节，低位先行

  */

static uint8_t DS18B20_ReadByte(void)

{

uint8_t i, j, dat = 0;

for(i = 0; i < 8; i++) 

{

j = DS18B20_ReadBit();

dat = (dat) | (j << i);

}

return dat;

}

/**

  * @brief 写一个字节到 DS18B20，低位先行

  */

static void DS18B20_WriteByte(uint8_t dat)

{

uint8_t i, testb;

DS18B20_Mode_OUT_PP();

for( i = 0; i < 8; i++ )

{

testb = dat & 0x01;

dat = dat >> 1;

// 写 0 和写 1 的时间至少要大于60us 

if (testb) // 当前位写 1

{

DS18B20_OUT_0;

bsp_delay_us(5); // 拉低发送写时段信号

DS18B20_OUT_1; // 读取电平时间保持高电平

bsp_delay_us(65);

}

else // 当前位写 0

{

DS18B20_OUT_0; // 拉低发送写时段信号

bsp_delay_us(70); // 读取电平时间保持低电平

DS18B20_OUT_1;

bsp_delay_us(2); // 恢复时间

}

}

}

/**

  * @brief  跳过匹配 DS18B20 ROM

  */

static void DS18B20_SkipRom(void)

{

DS18B20_Reset();    

DS18B20_Presence();  

DS18B20_WriteByte(0XCC); /* 跳过 ROM */

}

/**

  * @brief  执行匹配 DS18B20 ROM

  */

static void DS18B20_MatchRom(void)

{

DS18B20_Reset();    

DS18B20_Presence();  

DS18B20_WriteByte(0X55); /* 匹配 ROM */

}

/**

* 存储的温度是16 位的带符号扩展的二进制补码形式

* 当工作在12位分辨率时，其中5个符号位，7个整数位，4个小数位

*

*         |---------整数----------|-----小数 分辨率 1/(2^4)=0.0625----|

* 低字节  | 2^3 | 2^2 | 2^1 | 2^0 | 2^(-1) | 2^(-2) | 2^(-3) | 2^(-4) |

*

*

*         |-----符号位：0->正  1->负-------|-----------整数-----------|

* 高字节  |  s  |  s  |  s  |  s  |    s   |   2^6  |   2^5  |   2^4  |

*

* 

* 温度 = 符号位 + 整数 + 小数*0.0625

*/

/**

  * @brief  在跳过匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值 

  * @param  无

  * @retval 温度值

  */

float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void)

{

uint8_t tpmsb, tplsb;

int16_t s_tem;

float f_tem;

DS18B20_SkipRom();

DS18B20_WriteByte(0X44); /* 开始转换 */

DS18B20_SkipRom();

  DS18B20_WriteByte(0XBE); /* 读温度值 */

tplsb = DS18B20_ReadByte();  

tpmsb = DS18B20_ReadByte(); 

s_tem = tpmsb << 8;

s_tem = s_tem | tplsb;

if(s_tem < 0) /* 负温度 */

{

f_tem = (~s_tem + 1) * 0.0625f;

}

else

{

f_tem = s_tem * 0.0625f;

}

return f_tem;

}

/**

  * @brief  在匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值 

  * @param  ds18b20_id：用于存放 DS18B20 序列号的数组的首地址

  */

void DS18B20_ReadId(uint8_t *ds18b20_id)

{

uint8_t uc;

DS18B20_WriteByte(0x33);       //读取序列号

for (uc = 0; uc < 8; uc++)

{

ds18b20_id[uc] = DS18B20_ReadByte();

}

}

/**

  * @brief  在匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值 

  * @param  ds18b20_id：存放 DS18B20 序列号的数组的首地址

  * @retval 温度值

  */

float DS18B20_GetTemp_MatchRom(uint8_t * ds18b20_id)

{

uint8_t tpmsb, tplsb, i;

int16_t s_tem;

float f_tem;

DS18B20_MatchRom();            /* 匹配ROM */

  for(i = 0;i < 8; i++)

{

DS18B20_WriteByte(ds18b20_id[i]);

}

DS18B20_WriteByte(0X44); /* 开始转换 */

DS18B20_MatchRom();            /* 匹配ROM */

for(i = 0; i < 8; i++)

{

DS18B20_WriteByte(ds18b20_id[i]);

}

DS18B20_WriteByte(0XBE); /* 读温度值 */

tplsb = DS18B20_ReadByte();  

tpmsb = DS18B20_ReadByte(); 

s_tem = tpmsb << 8;

s_tem = s_tem | tplsb;

if (s_tem < 0) /* 负温度 */

{

f_tem = (~s_tem + 1) * 0.0625f;

}

else

{

f_tem = s_tem * 0.0625f;

}

return f_tem;

}

// 测试程序

#if 0

uint8_t uc, ucDs18b20Id[8];

while (DS18B20_Init())

{

printf("rn no ds18b20 exit rn");

}

printf("rn ds18b20 exit rn");

DS18B20_ReadId(ucDs18b20Id);            // 读取 DS18B20 的序列号

printf("rnDS18B20的序列号是： 0x");

for (uc = 0; uc < 8; uc++)          // 打印 DS18B20 的序列号

{

printf("%.2x", ucDs18b20Id[uc]);

}

while (1)

{

printf("rn温度： %.1frn", DS18B20_GetTemp_SkipRom());

HAL_Delay(1000); /* 1s 读取一次温度值 */

}

#endif

bsp_ds18b20.h

/**

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

  * @file bsp_ds18b20.h

  * @author

  * @date

  * @version     v1.0

  * @note DS18B20 driver

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

  */

#ifndef __BSP_DS18B20_H

#define __BSP_DS18B20_H

#include "bsp_conf.h"

#define BSP_DS18B20_PORT             TEMP_SENSOR_GPIO_Port

#define BSP_DS18B20_PIN                TEMP_SENSOR_Pin

#define DS18B20_OUT_1                HAL_GPIO_WritePin(BSP_DS18B20_PORT, BSP_DS18B20_PIN, GPIO_PIN_SET)

#define DS18B20_OUT_0                HAL_GPIO_WritePin(BSP_DS18B20_PORT, BSP_DS18B20_PIN, GPIO_PIN_RESET)

#define DS18B20_IN         HAL_GPIO_ReadPin(BSP_DS18B20_PORT, BSP_DS18B20_PIN)

uint8_t DS18B20_Init(void);

void DS18B20_ReadId(uint8_t *ds18b20_id);

float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void);

float DS18B20_GetTemp_MatchRom(uint8_t * ds18b20_id);

#endif /* __BSP_DS18B20_H */