基于DS18B20與TMS320LF2407A的溫度測(cè)量系統(tǒng)

前 言

DS18B2普遍都是和單片機(jī)配合使用，很少有關(guān)于DSP與DS18B20的連接的接口報(bào)道，所以此文詳細(xì)介紹了TMS320LF2407與 DS18B20的連接方法，并且很詳細(xì)的介紹了如何用C語(yǔ)言完成精確的軟件延時(shí)，從而完成DS18B20與TMS320LF2407之間的基于單線(xiàn)總線(xiàn)協(xié)議的數(shù)據(jù)通訊。

1 DS18B20的時(shí)序

1. 1 復(fù)位時(shí)序

復(fù)位使用DS18B20時(shí)，首先需將其復(fù)位，然后才能執(zhí)行其它命令。復(fù)位時(shí)，主機(jī)將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉為低電平并保持480us～960us，然后釋放數(shù)據(jù)線(xiàn)，再由上拉電阻將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉高15~60us，等待DS18B20發(fā)出存在脈沖，存在脈沖有效時(shí)間為60～240us，這樣，就完成了復(fù)位操作。

1.2 寫(xiě)時(shí)序

在主機(jī)對(duì)DS18B20寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，先將數(shù)據(jù)線(xiàn)置為高電平，再變?yōu)榈碗娖剑摰碗娖綉?yīng)大于1us。在數(shù)據(jù)線(xiàn)變?yōu)榈碗娖胶?5us內(nèi)，根據(jù)寫(xiě)“1”或?qū)憽?” 使數(shù)據(jù)線(xiàn)變高或繼續(xù)為低。DS18B20將在數(shù)據(jù)線(xiàn)變成低電平后15us～60us內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行采樣。要求寫(xiě)入DS18B20的數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于 60us而小于120us，兩次寫(xiě)數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔應(yīng)大于1us。

1.3 讀時(shí)序

讀時(shí)隙當(dāng)主機(jī)從DS18B20讀數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)先將數(shù)據(jù)線(xiàn)置為高電平，再變?yōu)榈碗娖剑摰碗娖綉?yīng)大于1us，然后釋放數(shù)據(jù)線(xiàn)，使其變?yōu)楦唠娖?。DS18B20在數(shù)據(jù)線(xiàn)從高電平變?yōu)榈碗娖降?5us內(nèi)將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線(xiàn)上。主機(jī)可在15us后讀取數(shù)據(jù)線(xiàn).。

2 TMS320LF2407與DS18B20的連接

DS18B20有三個(gè)引腳。其與TMS320LF2407A的接線(xiàn)圖如下。VDD管腳接5V電壓給傳感器供電。DQ管腳為數(shù)據(jù)線(xiàn)，與 TMS320LF2407A的IOPA6連接的同時(shí)，還要接一個(gè)4.7K的上拉電阻，并接到5V的電源上，使數(shù)據(jù)線(xiàn)在空閑狀態(tài)下能自動(dòng)上拉為高電平。 GND管腳接地。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 精確的軟件定時(shí)的實(shí)現(xiàn)

眾所周知，TMS320LF2407的內(nèi)核屬于C2000系列的處理器，處理速度達(dá)到30MIPs，也就是每條指令所花的時(shí)間理論上只有33ns。但是實(shí)際情況是，由于DSP外部電路的數(shù)據(jù)處理速度和數(shù)據(jù)調(diào)用等因素，往往處理速度達(dá)不到這個(gè)數(shù)量級(jí)。那怎樣測(cè)出每條指令的處理時(shí)間從而計(jì)算出軟件延時(shí)程序的精確時(shí)間呢？計(jì)算方法如下：

1、延時(shí)程序的C語(yǔ)言代碼為：

for(loopindex=0;loopindex

其中l(wèi)oopindex 為unsigned int，無(wú)符號(hào)整形數(shù)值， N為常量，根據(jù)所要求的延時(shí)時(shí)間，計(jì)算得出。具體算法在下面給出。

2、這個(gè)for語(yǔ)句在CCS中的編譯器編譯后所產(chǎn)生的匯編語(yǔ)言為：

LACL #0h

SACL *, 0

LACL *

SUB N（計(jì)算得到的循環(huán)次數(shù)）

BCND 轉(zhuǎn)移的地址，GEQ

LACC *, 0

ADD #1h

SACL *, 0

LACL *

SUB N（計(jì)算得到的循環(huán)次數(shù)）

BCND 轉(zhuǎn)移的地址，LT

這些匯編語(yǔ)句所占用的時(shí)間可以計(jì)算成公式：DELAY=(9N+4)*單個(gè)指令周期。

3、測(cè)試出一個(gè)指令周期

系統(tǒng)所用晶振為20M，倍頻以后的時(shí)鐘頻率為40M，定時(shí)器1的分頻為1，也就是說(shuō)定時(shí)器的計(jì)時(shí)周期為25ns。開(kāi)啟定時(shí)器，單步運(yùn)行上面的匯編語(yǔ)句，看定時(shí)器每次運(yùn)行后所增加的數(shù)值。測(cè)試得到，在每次單步運(yùn)行占一個(gè)指令周期的匯編語(yǔ)句后，定時(shí)器的數(shù)值增加10。也就是說(shuō)，每個(gè)單指令周期的指令占用的時(shí)間為：25ns*10=250ns，也就是0.25us。

4、延時(shí)程序的最終計(jì)算公式為：

DELAY =(9n+4)*0.25us。

由公式可以看出，當(dāng)n=0時(shí)，DELAY=1us，當(dāng)n=65535時(shí)，DELAY= 150ms。

3.2 主要程序

由于文章篇幅的關(guān)系，這里只給出復(fù)位程序、讀字節(jié)程序和整個(gè)讀溫度的主程序，寫(xiě)命令字的程序可以根據(jù)上面所述的時(shí)序自行編寫(xiě)。

#define nop() {asm( nop );}

#define DATA_PORT PADATDIR

#define DATA_MODE 0x0040

#define DATA_OUT 0x4000

#define DATA_BIT 0x0040

#define PIN_HIGH() {PADATDIR=PADATDIR|DATA_OUT|DATA_BIT;}

#define PIN_LOW() {DATA_PORT=(PADATDIR|DATA_OUT)&(~DATA_BIT);}