DS18B20是一款單總線可編程分辨率的數(shù)字溫度計，詳細內容可見中英文datasheet，筆者不在贅述。
很早就接觸到的溫度傳感器，也相信每一個曾學習過嵌入式開發(fā)的人都用過，筆者在STM32F4上自碼DS18B20驅動，有些小小心得：
DS18B20的控制流程
根據DS18B20的通信協(xié)議，DS18B20只能作為從機，而單片機系統(tǒng)作為主機，單片機控制DS18B20完成一次溫度轉換必須經過3個步驟：復位、發(fā)送ROM指令、發(fā)送RAM指令。每次對DS18B20的操作都要進行以上三個步驟。
復位過程為：單片機將數(shù)據線拉低至少480uS，然后釋放數(shù)據線，等待15-60uS讓DS18B20接收信號，DS18B20接收到信號后，會把數(shù)據線拉低60-240uS，主機檢測到數(shù)據線被拉低后標識復位成功;
發(fā)送ROM指令：ROM指令表示主機對系統(tǒng)上所接的全部DS18B20進行尋址，以確定對那一個DS18B20進行操作，或者是讀取某個DS18B20的ROM序列號。
發(fā)送RAM指令：RAM指令用于單片機對DS18B20內部RAM進行操作，如讀取寄存器的值，或者設置寄存器的值。
具體的RAM和RAM指令請查閱DS18B20的數(shù)據手冊。下面簡單介紹：
1、ROM操作命令：DS18B20采用一線通信接口。因為一線通信接口，必須在先完成ROM設定，否則記憶和控制功能將無法使用。一旦總線檢測到從屬器件的存在，它便可以發(fā)出器件ROM操作指令，所有ROM操作指令均為8位長度，主要提供以下功能命令：
1 )讀ROM(指令碼0X33H)：當總線上只有一個節(jié)點(器件)時，讀此節(jié)點的64位序列號。如果總線上存在多于一個的節(jié)點，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，總線上只有與此序列號相同的DS18B20才會做出反應;該指令用于選中某個DS18B20，然后對該DS18B20進行讀寫操作。
3 )搜索ROM(指令碼0XF0H)： 用于確定接在總線上DS18B20的個數(shù)和識別所有的64位ROM序列號。當系統(tǒng)開始工作，總線主機可能不知道總線上的器件個數(shù)或者不知道其64位ROM序列號，搜索命令用于識別所有連接于總線上的64位ROM序列號。
4 )跳過ROM(指令碼0XCCH)： 此指令只適合于總線上只有一個節(jié)點;該命令通過允許總線主機不提供64位ROM序列號而直接訪問RAM，以節(jié)省操作時間。
5 )報警檢查(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設定的上限或者下限值的DS18B20才會作出響應。只要DS18B20一上電，告警條件就保持在設置狀態(tài)，直到另一次溫度測量顯示出非告警值，或者改變TH或TL的設置使得測量值再一次位于允許的范圍之內。儲存在EEPROM內的觸發(fā)器用于告警。
RAM指令
DS18B20有六條RAM命令：
1)溫度轉換(指令碼0X44H)：啟動DS18B20進行溫度轉換，結果存入內部RAM。
2)讀暫存器(指令碼0XBEH)：讀暫存器9個字節(jié)內容，此指令從RAM的第1個字節(jié)(字節(jié)0)開始讀取，直到九個字節(jié)(字節(jié)8，CRC值)被讀出為止。如果不需要讀出所有字節(jié)的內容，那么主機可以在任何時候發(fā)出復位信號以中止讀操作。
3)寫暫存器(指令碼0X4EH)： 將上下限溫度報警值和配置數(shù)據寫入到RAM的2、3、4字節(jié)，此命令后跟需要些入到這三個字節(jié)的數(shù)據。
4)復制暫存器(指令碼0X48H)：把暫存器的2、3、4字節(jié)復制到EEPROM中，用以掉電保存。
5)重新調E2RAM(指令碼0XB8H)：把EEROM中的溫度上下限及配置字節(jié)恢復到RAM的2、3、4字節(jié)，用以上電后恢復以前保存的報警值及配置字節(jié)。
6)讀電源供電方式(指令碼0XB4H)：啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU。對于在此命令送至DS18B20后所發(fā)出的第一次讀出數(shù)據的時間片，器件都會給出其電源方式的信號。“0”表示寄生電源供電。“1”表示外部電源供電。
1.初始化時序要注意，筆者親測，在MCU控制單總線為低電平240us即可(數(shù)據手冊上要求至少480us)釋放總線，等待60us后即可檢測到到DS18B20返回的拉低單總線信號，此處，需注意至少應在此等待120us，否則可能會導致溫度傳感器無法正常工作。2.初學者需注意時序，對于DS18B20的操作都必需經過三步：初始化，ROM命令(多為跳過指令0xCC)，DS18B20功能命令。再次強調對其的每一個操作必須經過這三步，可閱讀code加深理解。
3.在讀取DS18B20時，注意順序，DS18B20先發(fā)送低位，在字節(jié)讀取時應當注意。
4.初學者應嘗試實現(xiàn)對于DS18B20內部ROM的8位系列號(28H)，和48位唯一序列號進行讀取，以及修改溫度傳感器內部EEPROM的過溫、低溫報警值。
DS18B20驅動程序源代碼如下：
#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
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(“檢測到DS18B20!\r\n”);
}
}
//設置為主設備寫總線，從設備讀總線
void init_onewire_out( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG， ENABLE);//使能GPIOG時鐘
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--]
//設置為主設備讀取總線，從設備寫總線
void init_onewire_in( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG， ENABLE);//使能GPIOG時鐘
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1
delay_us(15);
DQ_Out=1;
delay_us(60);
}
else
{
DQ_Out=0; //寫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)送地位到總線上
j=j《《i;
data |=j;
}
return data;
}
//獲取ds18b20的系列碼和48位唯一序列號
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(“系列號是：%d\r\n”，serial_num);
printf(“序列號是：%d\r\n”，number);
printf(“CRC校驗為：%d\r\n”，ds18b20_crc);
}
//開啟ds18b20溫度轉換
void tem_chage( void )
{
init_ds18b20();
ds18b20_write_byte(0xcc); //忽略rom指令
ds18b20_write_byte(0x44); //開啟轉換
}
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); //讀取溫度轉換值
TL=ds18b20_read_byte();
TH=ds18b20_read_byte();
if(TH 》 7) //通過判讀存儲器的高五位的0，1來判斷溫度的正負，
{
temp = 0; //為負
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(“過溫報警的溫度為：%d℃\r\n”，data_TH);
printf(“低溫報警的溫度為：%d℃\r\n”，-(data_TL-128));
CONF &=0x60 ;
CONF =CONF》》5;
switch (CONF) {
case 0：
printf(“ds18b20的測量精度為9位，精度為0.5℃\r\n”);
break;
case 1：
printf(“ds18b20的測量精度為10位，精度為0.25℃\r\n”);
break;
case 2：
printf(“ds18b20的測量精度為11位，精度為0.125℃\r\n”);
break;
case 3：
printf(“ds18b20的測量精度為12位，精度為0.0625℃\r\n”);
break;
default：
printf(“error!!\r\n”);
break;
}
}
//設置溫度報警值和配置精度，TH過溫報警值(TH》0)，TL低溫報警值(TL為負數(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); //寫入暫存寄存器 ，過溫和低溫報警值
ds18b20_write_byte(TH); //寫入20°為過溫報警值
ds18b20_write_byte(TL); //寫入-20°為低溫報警值
ds18b20_write_byte(dat); //寫入精度
init_ds18b20();
ds18b20_write_byte(0xcc); //忽略rom指令
ds18b20_write_byte(0x48); //將寫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();
}
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