STM32学习笔记之DS18B20

我买得STM32开发小板儿上的外设实在少，连个数码管都没有，显示都得通过串口在超级终端上完成。我又特别懒，就挑了个比较方便的器件DS18B20来玩儿。

DS18B20应该说是学习嵌入式开发的入门级的器件，也是各种开发板的标准配置。因为它所需附加器件少（最多需要一个几K的电阻），而且操作简单方便（主要是IO口的控制时序），非常适合初学者练手。虽然之前学过8位机，但是却没有用8位机控制过DS18B20，心里一直感觉有些遗憾。现在趁着学32位机的机会好好研究研究它。

第一个要说的时GPIO口的配置问题。读写DS18B20要求GPIO是双向的，51单片机没有问题，但是STM32的GPIO口貌似是单向的，不过即使设置为输出口，也可以通过读取输入寄存器来获取管脚的电平高低，只不过其前提是输出的类型是OD输出，开漏输出。如果输出设置成推挽输出，当GPIO口输出高电平，由于单总线通过场效应管直接被VCC拉高，DS18B20无法将总线拉低。我查看了DS18B20的内部结构，好像DS18B20也是通过场效应管将输出低电平的。这样如果STM32输出高，DS18B20输出地，VCC和GND岂不是直接通过两个低阻的场效应管直接相连！我开始时就是这么干的，幸亏没有发生什么事。

当然将GPIO设置成开漏输出还不行，还要在单总线上接上拉电阻。我用的是4.3K（VCC3.3V）。我看到有的例程不停的变换端口的输入输出属性，有点麻烦，只是省了上拉电阻了。

第二个要说的是STM32的时序。在DS18B20的手册上初始化（复位）时序，读写时序等说得很详细。

       在复位时，低电平的持续时间至少480us，我选的是700us（480和960us的中间值，呵呵）。DS18B20在检测到上升沿之后，首先延时15-60us，在主动将总线拉低60-240us。这两个范围综合一下可以得到，DS18B20的有效举手信号最迟出现在上升沿之后60us，最早结束于上升沿之后75us（最早开始于上升沿之后15us，最迟结束于上升沿之后300us）。所以在60us和75us之间采集举手信号是最保守也是最稳妥的。我选的是65us。有一点要注意DS18B20有可能在上升沿之后300us之前还在忙着主动将总线拉低，所以在这段时间里最好不要开始发送ROM指令。刚开始我没有注意到这一点，但是恰巧，我在检测到举手信号后加了一句串口输出的语句。可能这句话正好为DS18B20结束拉低总线，准备接受指令赢得了时间。后来，我把那句串口输出语句删除了，结果读取的数据全都是高电平了。这就说明，一开始的ROM指令就没有响应，STM32 和DS18B20直接不合拍了，结果STM32读进来一堆毫无意义的高电平。直到我在读取举手指令之后加了个250us的延时，读取结果才又恢复正常了。

     另外一点是，每次读写操作的持续时间不能低于60us。特别是在读的时候，因为DS18B20的输出信号只在下降沿之后15us内有效，这样就很容易忽视60us的总持续时间。我在下降沿之后约13us读取总线电平，然后又延时了50us。这个50us的延时是必需的。没有的话，读入的数据就乱了，这是我实验验证的。

第三个要说的时CRC。

CRC实际算法并不复杂，步骤如下
：
1、首先判断移位寄存器最低位是否与输入的bit相同，这决定了异或门的输出。
2、如果异或门输出为1，则将移位寄存器右移一位，并将移位寄存器最高位置1即可。
3、如果异或门输出位0，首先将移位寄存器右移一位（隐含最高位清零），并且将相应的位取反。具体是哪几位
则由CRC多项式决定，如CRC=X8+X5+X4+1，则将第2和第3位取反（最低位位第0位）。

第四个要说的是一些小地方，如每个scratchpad读取之前必须加ROM指令。