改變嵌軟開發(fā)思維方式之：基于單總線的數(shù)據(jù)抽象實例

關(guān)注「嵌入式大雜燴」，選擇「星標(biāo)公眾號」一起進(jìn)步！

作者?|??Acuity

1.前言

onewire(單總線) 是DALLAS公司推出的外圍串行擴(kuò)展總線技術(shù)總線，顧名思義，它是采用一根信號線進(jìn)行通信，既傳輸時鐘信號又傳輸數(shù)據(jù)，而且能夠進(jìn)行雙向通信，具有節(jié)省I/O口線、資源結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點。

常用到單總線的器件，一般是溫度傳感器、EEPROM、唯一序列號芯片等，如DS18B20、DS2431。

在使用單總線時，往往很少CPU會提供硬件單總線，幾乎都是根據(jù)單總線標(biāo)準(zhǔn)的時序圖，通過普通IO翻轉(zhuǎn)模擬實現(xiàn)單總線。而在模式實現(xiàn)時序圖的過程中，需要根據(jù)CPU時鐘頻率等條件進(jìn)行時序時間計算，如果更換CPU后，需要重新計算時序時間，如果時序代碼和器件外設(shè)控制代碼集成在一起，則代碼改動比較大。

或者同一CPU需要模擬多根單總線時，傳統(tǒng)的“復(fù)制”方式使得程序顯得累贅，還增加ROM占用空間。因此，可以利用“函數(shù)指針”的方式，將時序部分抽象出來，達(dá)到“復(fù)用”代碼的效果，減少重復(fù)代碼編寫。

2.onewire 抽象

2.1 onewire 結(jié)構(gòu)體

onewire結(jié)構(gòu)體主要是對與CPU底層相關(guān)的操作抽象分離，調(diào)用時只需將該結(jié)構(gòu)體地址（指針）作為函數(shù)入口參數(shù)，通過該指針實現(xiàn)對底層函數(shù)的回調(diào)。該結(jié)構(gòu)體我們命名為“struct ops_onewire_dev”，其原型如下：

struct?ops_onewire_dev
{
? void?(*set_sdo)(int8_t?state);
????uint8_t?(*get_sdo)(void);
????void?(*delayus)(uint32_t?us);
};
其中：?

1）set_sdo：IO輸出1bit，包括時鐘和數(shù)據(jù)。?

2）get_sdo：IO輸入1bit，包括時鐘和數(shù)據(jù)。

3）delayus：時序延時函數(shù)，根據(jù)CPU頻率進(jìn)行計算。

回調(diào)函數(shù)相關(guān)文章：C語言、嵌入式重點知識：回調(diào)函數(shù)

2.2 onewire 對外接口

extern?uint8_t?ops_onewire_reset(struct?ops_onewire_dev?*onewire);
extern?int?ops_onewire_read(struct?ops_onewire_dev?*onewire,void?*buff,int?size);
extern?int?ops_onewire_write(struct?ops_onewire_dev?*onewire,void?*buff,int?size);
1）分別為復(fù)位函數(shù)、讀函數(shù)、寫函數(shù)。?

2）入口首參數(shù)為“struct ops_onewire_dev”結(jié)構(gòu)體指針，此部分就是硬件層相關(guān)，需要后期初始化的.?

3）其余入口參數(shù)易于理解，讀/寫緩存及數(shù)據(jù)大小。

2.3 onewire 抽象接口實現(xiàn)

分別實現(xiàn)上述三者函數(shù)接口。

2.3.1 復(fù)位函數(shù)

復(fù)位函數(shù)，在單總線初始化外設(shè)器件時需要用到，用于判斷總線與器件是否通信上，類似“握手”的動作。如圖，為DS18B20的復(fù)位時序圖，以下與單總線相關(guān)的時序圖，都是以DS18B20為例，因為此芯片為單總線應(yīng)用的經(jīng)典。

根據(jù)時序圖，實現(xiàn)復(fù)位函數(shù)。

/**
??*?@brief??單總線復(fù)位時序
??*?@param??onewire?總線結(jié)構(gòu)體指針
??*?@retval?成功返回0
*/
uint8_t?ops_onewire_reset(struct?ops_onewire_dev?*onewire)
{
?uint8_t?ret?=?0;
?
?onewire->set_sdo(1);
?onewire->delayus(50);
?onewire->set_sdo(0);
?onewire->delayus(500);
?onewire->set_sdo(1);
?onewire->delayus(40);
?ret?=?onewire->get_sdo();
?onewire->delayus(500);
?onewire->set_sdo(1);
?return?ret;
}


2.3.2 讀函數(shù)

讀函數(shù)即以該函數(shù)，通過單總線從外設(shè)上讀取數(shù)據(jù)，至于代碼的實現(xiàn)，完全是時序圖的實現(xiàn)，無特殊難點。先實現(xiàn)單字節(jié)讀函數(shù)，再通過調(diào)用單字節(jié)讀函數(shù)實現(xiàn)多字節(jié)讀函數(shù)。

/**
??*?@brief??單總線讀取一字節(jié)數(shù)據(jù)
??*?@param??onewire?總線結(jié)構(gòu)體指針
??*?@retval?返回讀取的數(shù)據(jù)
*/
static?char?ops_onewire_read_byte(struct?ops_onewire_dev?*onewire)
{
?char?data?=?0;
?uint8_t?i;
?
?for(i=8;i>0;i--)
?{
??data?>>=?1;
??onewire->set_sdo(0);
??onewire->delayus(5);
??onewire->set_sdo(1);
??onewire->delayus(5);
??if(onewire->get_sdo())
???data?|=?0x80;
??else
???data?