基于STM32自碼DS18B20驅(qū)動(dòng)程序

DS18B20是一款單總線(xiàn)可編程分辨率的數(shù)字溫度計(jì)，詳細(xì)內(nèi)容可見(jiàn)中英文datasheet，筆者不在贅述。

很早就接觸到的溫度傳感器，也相信每一個(gè)曾學(xué)習(xí)過(guò)嵌入式開(kāi)發(fā)的人都用過(guò)，筆者在STM32F4上自碼DS18B20驅(qū)動(dòng)，有些小小心得：

DS18B20的控制流程

根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，DS18B20只能作為從機(jī)，而單片機(jī)系統(tǒng)作為主機(jī)，單片機(jī)控制DS18B20完成一次溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：復(fù)位、發(fā)送ROM指令、發(fā)送RAM指令。每次對(duì)DS18B20的操作都要進(jìn)行以上三個(gè)步驟。

復(fù)位過(guò)程為：?jiǎn)纹瑱C(jī)將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉低至少480uS，然后釋放數(shù)據(jù)線(xiàn)，等待15-60uS讓DS18B20接收信號(hào)，DS18B20接收到信號(hào)后，會(huì)把數(shù)據(jù)線(xiàn)拉低60-240uS，主機(jī)檢測(cè)到數(shù)據(jù)線(xiàn)被拉低后標(biāo)識(shí)復(fù)位成功;

發(fā)送ROM指令：ROM指令表示主機(jī)對(duì)系統(tǒng)上所接的全部DS18B20進(jìn)行尋址，以確定對(duì)那一個(gè)DS18B20進(jìn)行操作，或者是讀取某個(gè)DS18B20的ROM序列號(hào)。

發(fā)送RAM指令：RAM指令用于單片機(jī)對(duì)DS18B20內(nèi)部RAM進(jìn)行操作，如讀取寄存器的值，或者設(shè)置寄存器的值。

具體的RAM和RAM指令請(qǐng)查閱DS18B20的數(shù)據(jù)手冊(cè)。下面簡(jiǎn)單介紹：

1、ROM操作命令：DS18B20采用一線(xiàn)通信接口。因?yàn)橐痪€(xiàn)通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無(wú)法使用。一旦總線(xiàn)檢測(cè)到從屬器件的存在，它便可以發(fā)出器件ROM操作指令，所有ROM操作指令均為8位長(zhǎng)度，主要提供以下功能命令：

1 )讀ROM(指令碼0X33H)：當(dāng)總線(xiàn)上只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)(器件)時(shí)，讀此節(jié)點(diǎn)的64位序列號(hào)。如果總線(xiàn)上存在多于一個(gè)的節(jié)點(diǎn)，則此指令不能使用。

2 )ROM匹配(指令碼0X55H)：此命令后跟64位的ROM序列號(hào)，總線(xiàn)上只有與此序列號(hào)相同的DS18B20才會(huì)做出反應(yīng);該指令用于選中某個(gè)DS18B20，然后對(duì)該DS18B20進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

3 )搜索ROM(指令碼0XF0H)： 用于確定接在總線(xiàn)上DS18B20的個(gè)數(shù)和識(shí)別所有的64位ROM序列號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作，總線(xiàn)主機(jī)可能不知道總線(xiàn)上的器件個(gè)數(shù)或者不知道其64位ROM序列號(hào)，搜索命令用于識(shí)別所有連接于總線(xiàn)上的64位ROM序列號(hào)。

4 )跳過(guò)ROM(指令碼0XCCH)： 此指令只適合于總線(xiàn)上只有一個(gè)節(jié)點(diǎn);該命令通過(guò)允許總線(xiàn)主機(jī)不提供64位ROM序列號(hào)而直接訪(fǎng)問(wèn)RAM，以節(jié)省操作時(shí)間。

5 )報(bào)警檢查(指令碼0XECH)：此指令與搜索ROM指令基本相同，差別在于只有溫度超過(guò)設(shè)定的上限或者下限值的DS18B20才會(huì)作出響應(yīng)。只要DS18B20一上電，告警條件就保持在設(shè)置狀態(tài)，直到另一次溫度測(cè)量顯示出非告警值，或者改變TH或TL的設(shè)置使得測(cè)量值再一次位于允許的范圍之內(nèi)。儲(chǔ)存在EEPROM內(nèi)的觸發(fā)器用于告警。

RAM指令

DS18B20有六條RAM命令：

1)溫度轉(zhuǎn)換(指令碼0X44H)：?jiǎn)?dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，結(jié)果存入內(nèi)部RAM。

2)讀暫存器(指令碼0XBEH)：讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容，此指令從RAM的第1個(gè)字節(jié)(字節(jié)0)開(kāi)始讀取，直到九個(gè)字節(jié)(字節(jié)8，CRC值)被讀出為止。如果不需要讀出所有字節(jié)的內(nèi)容，那么主機(jī)可以在任何時(shí)候發(fā)出復(fù)位信號(hào)以中止讀操作。

3)寫(xiě)暫存器(指令碼0X4EH)： 將上下限溫度報(bào)警值和配置數(shù)據(jù)寫(xiě)入到RAM的2、3、4字節(jié)，此命令后跟需要些入到這三個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

4)復(fù)制暫存器(指令碼0X48H)：把暫存器的2、3、4字節(jié)復(fù)制到EEPROM中，用以掉電保存。

5)重新調(diào)E2RAM(指令碼0XB8H)：把EEROM中的溫度上下限及配置字節(jié)恢復(fù)到RAM的2、3、4字節(jié)，用以上電后恢復(fù)以前保存的報(bào)警值及配置字節(jié)。

6)讀電源供電方式(指令碼0XB4H)：?jiǎn)?dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU。對(duì)于在此命令送至DS18B20后所發(fā)出的第一次讀出數(shù)據(jù)的時(shí)間片，器件都會(huì)給出其電源方式的信號(hào)。“0”表示寄生電源供電。“1”表示外部電源供電。

1.初始化時(shí)序要注意，筆者親測(cè)，在MCU控制單總線(xiàn)為低電平240us即可(數(shù)據(jù)手冊(cè)上要求至少480us)釋放總線(xiàn)，等待60us后即可檢測(cè)到到DS18B20返回的拉低單總線(xiàn)信號(hào)，此處，需注意至少應(yīng)在此等待120us，否則可能會(huì)導(dǎo)致溫度傳感器無(wú)法正常工作。2.初學(xué)者需注意時(shí)序，對(duì)于DS18B20的操作都必需經(jīng)過(guò)三步：初始化，ROM命令(多為跳過(guò)指令0xCC)，DS18B20功能命令。再次強(qiáng)調(diào)對(duì)其的每一個(gè)操作必須經(jīng)過(guò)這三步，可閱讀code加深理解。

3.在讀取DS18B20時(shí)，注意順序，DS18B20先發(fā)送低位，在字節(jié)讀取時(shí)應(yīng)當(dāng)注意。

4.初學(xué)者應(yīng)嘗試實(shí)現(xiàn)對(duì)于DS18B20內(nèi)部ROM的8位系列號(hào)(28H)，和48位唯一序列號(hào)進(jìn)行讀取，以及修改溫度傳感器內(nèi)部EEPROM的過(guò)溫、低溫報(bào)警值。

DS18B20驅(qū)動(dòng)程序源代碼如下：

#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 檢測(cè)

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(“檢測(cè)到DS18B20!\r\n”);

}

}

//設(shè)置為主設(shè)備寫(xiě)總線(xiàn)，從設(shè)備讀總線(xiàn)

void init_onewire_out( void )

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG， ENABLE);//使能GPIOG時(shí)鐘

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通輸出模式

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽輸出

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

}[!--empirenews.page--]

//設(shè)置為主設(shè)備讀取總線(xiàn)，從設(shè)備寫(xiě)總線(xiàn)

void init_onewire_in( void )

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG， ENABLE);//使能GPIOG時(shí)鐘

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通輸入模式

// GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽輸出

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; //寫(xiě)1

delay_us(15);

DQ_Out=1;

delay_us(60);

}

else

{

DQ_Out=0; //寫(xiě)0

delay_us(60);

DQ_Out=1;

delay_us(1);

}

data = data》》1;

}

}

//讀取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;

}

//讀ds18b20的字節(jié)

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) //注意順序即可，ds18b20先發(fā)送地位到總線(xiàn)上

j=j《《i;

data |=j;

}

return data;

}

//獲取ds18b20的系列碼和48位唯一序列號(hào)

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(“系列號(hào)是：%d\r\n”，serial_num);

printf(“序列號(hào)是：%d\r\n”，number);

printf(“CRC校驗(yàn)為：%d\r\n”，ds18b20_crc);

}

//開(kāi)啟ds18b20溫度轉(zhuǎn)換

void tem_chage( void )

{

init_ds18b20();

ds18b20_write_byte(0xcc); //忽略rom指令

ds18b20_write_byte(0x44); //開(kāi)啟轉(zhuǎn)換

}

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); //讀取溫度轉(zhuǎn)換值

TL=ds18b20_read_byte();

TH=ds18b20_read_byte();

if(TH 》 7) //通過(guò)判讀存儲(chǔ)器的高五位的0，1來(lái)判斷溫度的正負(fù)，

{

temp = 0; //為負(fù)

TH =~TH;

TL =~TL;

}

else

temp = 1; //為正

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); //讀取溫度轉(zhuǎn)換值

data = ds18b20_read_byte();

data = ds18b20_read_byte();

data_TH = ds18b20_read_byte();

data_TL = ds18b20_read_byte();

CONF =ds18b20_read_byte();

printf(“過(guò)溫報(bào)警的溫度為：%d℃\r\n”，data_TH);

printf(“低溫報(bào)警的溫度為：%d℃\r\n”，-(data_TL-128));

CONF &=0x60 ;

CONF =CONF》》5;

switch (CONF) {

case 0：

printf(“ds18b20的測(cè)量精度為9位，精度為0.5℃\r\n”);

break;

case 1：

printf(“ds18b20的測(cè)量精度為10位，精度為0.25℃\r\n”);

break;

case 2：

printf(“ds18b20的測(cè)量精度為11位，精度為0.125℃\r\n”);

break;

case 3：

printf(“ds18b20的測(cè)量精度為12位，精度為0.0625℃\r\n”);

break;

default：

printf(“error!!\r\n”);

break;

}

}

//設(shè)置溫度報(bào)警值和配置精度，TH過(guò)溫報(bào)警值(TH》0)，TL低溫報(bào)警值(TL為負(fù)數(shù) )，mode配置模式0，1，2，3

//mode=0 精度為9位 00011111 dat=31

//mode=1 精度為10位 00111111 dat=63

//mode=2 精度為11位 01011111 dat=95

//mode=3 精度為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：[!--empirenews.page--]

printf(“mode error!!\r\n”);

dat=127;

break;

}

TL=TL+128;

init_ds18b20();

ds18b20_write_byte(0xcc); //忽略rom指令

ds

18b20_write_byte(0x4e); //寫(xiě)入暫存寄存器 ，過(guò)溫和低溫報(bào)警值

ds18b20_write_byte(TH); //寫(xiě)入20°為過(guò)溫報(bào)警值

ds18b20_write_byte(TL); //寫(xiě)入-20°為低溫報(bào)警值

ds18b20_write_byte(dat); //寫(xiě)入精度

init_ds18b20();

ds18b20_write_byte(0xcc); //忽略rom指令

ds18b20_write_byte(0x48); //將寫(xiě)入的暫存寄存器拷入EEPROM

}

void ds18b20_chack_self( void )

{

chack_ds18b20();

ds18b20_read_rom_number();

ds18b20_return_TH_TL_CONF();

}