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STM32MP1 M4裸机CubeIDE开发指南-DS18B20数字温度传感器实验

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STMCU小助手 发布时间:2022-9-28 14:04
DS18B20数字温度传感器实验1 t% |4 f) y" R' }1 H; M/ E
本章,我们将介绍通过STM32MP157读取外部温度传感器的温度,来得到较为准确的环境温度。本章节我们先了解单总线技术,再了解温度传感器DS18B20,然后实现STM32MP157和DS18B20进行通信,把获取到的温度通过串口打印出来。5 L6 K. L; q8 o0 h" D* g* u8 v

, d* M" ]% _4 p# ~* ^26.1 单总线和DS18B20简介
8 ?) X8 ]6 A# T8 y" r26.1.1 单总线特点+ Z: D* j' L$ z
单总线(1-Wire Bus),即只有一根线,是由美国DALLAS半导体公司推出的扩展总线技术,和SPI、I2C不同的是,单总线只有一根信号线(地线除外),整个通信过程的数据交换和控制都由这根线完成,可以说单总线既作为时钟线,又作为数据线,数据在单总线上传输是双向的。采用单总线的好处是:节省IO资源、硬件开销小、资源结构简单、易于控制、易于扩展以及后期维护、成本低等,单总线结构具有简洁且经济的特点,可使用户轻松地组建传感器网络,从而为测量系统的构建引入全新的概念。9 c8 U1 j. `+ r2 ~, w* \0 Y4 R
挂在单总线上的器件我们称为单总线器件,目前,常见的单总线器件主要有:数字温度传感器(如DS18B20和DS1821)、门禁、身份识别器(如DS1990A)、A/D转换器(如DS2450)等。单总线的主要特点如下:
6 ]3 R  o: O, V5 H  e2 L' I# \" Z①、只有一根线;
4 e) g3 `. a0 K) [②、传输速度一般是16.3Kbit/s,最大可达142Kbit/s;
/ s. j$ d1 c4 V# x- L③、只有一个单主机(可以是微控制器),可以是一个或多个从机,所挂的从机数量几乎不受限制;
- f& T7 c9 u9 ?% @- i( U' ^5 o# x④、总线空闲时为高电平,数据传输是双向的;
& `7 }) v4 v) }! m⑤、总线是分时工作的,同一个时刻只能和一个从机进行通信;
' a, Z- {9 q4 [4 L1 f% [: E⑥、连接到单总线的每个器件必须具有漏极开路或三态输出;
9 g/ A3 S; f& z" H5 r⑦、总线上的信号,除了应答脉冲外,其它都是由主机发出同步信号,并且发出的所有命令和数据字节的低位在前。
3 ]4 A' _3 _' @2 v' t
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/ o4 I* y, g5 O; Y  i, m! O/ J6 ^) O/ u+ Y: \1 q0 v  W% H
图26.1.1.1 单总线挂载多个设备% K. W8 N) T- Z4 U, s5 j' G5 M, a
26.1.2 单总线硬件接口结构/ }! h% u1 O) i2 g- V) N: {3 m9 t8 R
如下是单总线的硬件接口示意图,设备(主机或者从机)通过漏极开路或者三态端口接到单总线上,当设备不发送数据时释放总线,以便总线给其它设备使用。由于是漏极开路,需要在电路中加一个上拉电阻,图中,单总线外接一个4.7KΩ的上拉电阻,所以,当单总线为空闲状态时,总线状态为高电平。不管什么原因,如果传输过程需要暂时挂起,且要求传输过程还能够继续的话,则总线必须处于空闲状态。位传输之间的恢复时间没有限制,只要总线在恢复期间处于空闲状态(高电平)。如果总线保持低电平超过480us,总线上的所有器件将复位。
8 y7 K! O  K0 Y4 E* q我们来看看主机和从机发送数据的过程:
- \/ h# m4 _% L- l# O①、当主机通过Tx端发送逻辑1时,经过反相器处理,总线呈现逻辑0,逻辑0经过1-Wire端口的反相器传输给从机的Rx端后为1,则从机接收到逻辑1;
$ [! I) ~- I* E) `②、当主机通过Tx端发送逻辑0时,经过反相器处理,总线呈现逻辑1,逻辑1经过1-Wire端口的反相器传输给从机的Rx端后为0,则从机接收到逻辑0;* r# f& A- b& G9 b/ L
③、当从机通过Tx发送逻辑1时,Tx处的NMOS管导通,总线呈逻辑0,到了主机的Rx反相器后,主机得到逻辑1;
, D  F- l- C7 {0 }! i2 T9 W8 O④、当从机通过Tx发送逻辑0时,Tx处的NMOS管截止,总线呈现逻辑1,到了主机的Rx反相器后,主机收到逻辑0。, D; E+ {) H: L
$ a! f6 B! _8 O0 V6 L& y. {% o( M
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图26.1.2.1 单总线的硬件接口示意图
0 M+ y, s* ?' ~0 K) J# q$ G, ~26.1.3 DS18B20简介
4 w3 j2 I2 Y4 z6 K$ E# P2 z0 C( F1.DS18B20简介
$ U% y" p4 Z5 m在工农业以及日常生活中经常需要测试温度,传统的方式是使用热电偶或热电阻,测试的值需要经过A/D转换,将模拟量转换为数字量得到,采用这种方式进行设计,硬件结构较复杂,制作成本较高。DS18B20是由美国DALLAS半导体公司推出的一种“单总线”接口的温度传感器,因其突出的优点而广泛用于农业生产、工业制造、气象观测、仓库管理、科学研究、弹药库测温等众多领域,与传统的热敏电阻等测温元件相比,其主要特点有:
0 F6 m+ g% }' u" t: Y1 j①、单总线接口方式,只需要一根线即可与微控制通信(地线除外),在使用中不需要任何外围元件,使用简单,节约硬件成本,且以单总线的数字方式传输,大大提高了抗干扰性;
* j" @- H: }! x②、最高12位分辨率,测试温度范围为-55~+125℃,精度为±0.5℃,测温范围广;
1 f" s% Z  l; Q5 g0 Q' ?- h8 B- ~③、12位分辨率时,在750毫秒(最大)内可将12位温度转换为数字,转换速度快;$ E6 @) m, c+ O% m6 E
④、工作在3~5.5V的电压范围,适用电压宽;
! L( v4 \1 ~3 O1 F⑤、全数字温度转换和输出,能直接读出被测温度,可实现9~12位的数字值读数方式(可编程设备温度读数);
: U) d% q/ W$ z' E2 C4 `⑥、体积小、多种封装形式,适应狭小空间测温,使系统设置灵活、方便;
5 t5 g2 f4 G8 U. K! A/ q% I⑦、设定分辨率以及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存;
" O: o& u* w3 U' p8 m⑧、每个DS18B20都包含唯一的芯片序列号,因此同一条1-Wire总线上可以挂接多个DS18B20。
$ J( s- {2 ~7 [( U5 g% t如下图是不同封装的DS18B20,主要引脚有3个:
7 W! O. {% ?8 ?% g/ R7 A" J- T" c dc4b28fceca74360b4db26048481b210.png 5 E" C/ p- {$ ?. t
/ s1 c0 z( C( I) l( `+ M8 p# g
表26.1.3.1 DS18B20引脚7 E- R9 b% t1 W; k$ u: ~

$ Q  i* ^5 v2 s4 W# k3 @ 78986d89c1f044ec8dd16442cc1541bc.png
+ _+ X% x$ d' @) \1 R  |$ S  U: e6 t1 p" U7 q5 z: N
图26.1.3.1 DS18B20的封装和引脚排列
  u' y) K! L. z3 _" H, H2. DS18B20内部结构$ W6 J  i3 V, }1 [$ `
如下是DS18B20的内部结构图:3 {+ G) I1 w, C$ r

0 r7 p, E# x5 d a4101ac64ca5422d970f71eb44a98507.png * D2 o4 v# g' E% n# \! \

& N" N3 X4 w3 v, _图26.1.3.2 DS18B20内部结构图+ _; X4 j, |7 W0 z- Q
上图中显示了DS18B20的主要组件,其温度检测和数字输出全部集中在一个芯片中,主要部分有:- U& R+ @9 W2 b, Q) p3 m9 ^* T
(1)64位的ROM
/ D% x/ D9 W* _( I5 vROM中的64位序列号是出厂前被标记好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排列是:低8位是产品家族码,接着48位是DS18B20的序列号,最高8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。总线主机可以从64位ROM的前56位计算出CRC值,并将其与DS18B20的8位CRC的值进行比较,以确定总线主机是否已正确接收ROM数据。
# a: }$ Y! {. u, E" D9 a7 h5 zROM作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就实现了一根总线上挂载多个DS18B20。
! y' [/ T! n5 N! H% U+ K' {  r1 p/ }4 o; R- u
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6 v) Q' \6 C, g3 e7 x" F; f4 P" E  l, u, I! v2 ^9 H7 D
图26.1.3.3 64位序列号& E  @4 g) ?& m
(2)温度传感器) _' r+ q" g3 Z3 Z+ d+ P0 R
DS18B20的温度传感器部分用于完成温度测试,测试得到的值传输到高速缓存存储器中以供主机获取。DS18B20的分辨率可配置(9、10、11或12位),这相当于0.5℃、0.25℃、0.125℃或0.0625℃的温度分辨率,而12位读数为出厂默认状态。我们以12位为例进行介绍:数据以16位符号扩展二进制的补码形式存储在高速缓存存储器中,以0.0625℃/LSB的形式进行表达,MSB包含符号位“S”,该位用于表示温度是整数还是负数:
2 w$ F0 @* C& U; b4 z8 h+ h! S% a8 r  ^
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) S2 x1 ^3 a3 H2 E) R, g  d% i& d2 T+ W/ k9 y
图26.1.3.4 DS18B20温度格式(12位)
9 I- G6 _  q, i" B- n5 e( Y转化后得到的12位数据存储在两个字节的RAM中,以二进制表示,最高5位是符号位,表示负数还是正数:如果测试的温度大于0,这5位为0,这16位测试得到的值乘以0.0625就是温度值;如果温度小于0,这5位为1,这16位测试得到的值先取反再加1,最后再乘以0.0625就得到温度值。. b' ^6 g7 v1 F- I
例如,+125℃的数值为0X07D0H,计算方法:
- ]5 v3 y# F7 _: R5 Z0X07D0H二进制00000 0111 1101 0000十进制2000温度=0.06252000=125℃。
' B+ u7 M$ G7 _9 i9 _! `例如,-55℃的数值为FC90H,计算方法是:
1 u" e. _/ L. O' @$ Q% hFC90H二进制1111 1100 1001 0000取反后0000 0011 0110 1111加1后为 0000 0011 0111 0000十进制880温度=0.0625880=-55℃。
9 Z& W/ B0 w7 F( F7 b' l
/ `$ ]; L. l. ?$ G6 S 7df072c675de43388e5b44c9502c37dc.png ( U" x" B9 X9 ]+ l( z1 \2 R! D

: X4 y) [5 S4 ^2 n% W表26.1.3.2 DS18B20温度数据表4 G9 a/ F% }) M: N5 M
(1)上电复位寄存器值为+85℃" L+ _/ z0 @$ H+ m" P) B
DS18B20的测量结果将存储在高速缓存存储器中,可通过主机发出存储功能命令读取高速缓存存储器的内容,从而获得数值以便进行计算出温度值,关于存储功能命令我们后面会介绍到。, ^# l5 B0 W( c. E4 }6 \9 f* M1 w  t
(3)高温和低温触发器(TH和TL)' z( ^6 }( A8 f
温度警报触发器TH和TL分别由1字节EEPROM组成,如果未将警报搜索命令应用于DS18B20,则这些寄存器可用作通用用户存储器。可使用存储器功能命令完成TH,TL和配置字节的写入,通过高速缓存存储器对这些寄存器进行读写时,首先读取和写入的是所有数据的最低有效位。8 j" F: v# z3 K# l  O
(4)配置寄存器, n# N3 q' \) g. \! C
配置寄存器在高速缓存存储器中占用一个字节,配置寄存器包含设备将温度到数字转换的分辨率信息,其中,读取低5位默认得到1,R0和R1位是分辨率设置位,出厂默认值为R0=1和R1=1(12位分辨率),最高位是测试模式位,用于设置DS18B20处于工作模式(0),还是测试模式(1),默认出厂的时候该位为0,表示工作模式,其它位无法更改,能改动的只有R0和R1位。
( R0 G/ N7 |2 |) ]0 M" K7 j; N( Z7 Z. V4 O
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+ j+ _& |& a6 `" ]2 D
图26.1.3.5 配置寄存器
- k5 h) |( ^6 FR0和R1位的配置如下:( P% s+ V) a1 Y, p' s9 J) r
2 I+ N: s9 l! m- k, A, z3 S
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' V3 R8 q' ^: N' M7 k) y+ b) N' \2 \9 P/ _$ u7 a" x# p& t: N' v5 H
表26.1.3.3 配置寄存器的R1和R0位
! K0 j) c4 k6 B% k+ D: p(5)DS18B20的内存映射
3 t6 _3 Y- R# `DS18B20的内存映射如下,由高速缓存存储器和非易失性电可擦除EEPROM组成,后者存储高低温触发器TH和TL以及配置寄存器。高速缓存存储器为8个字节的内存(0~7),前2个字节分别包含所测温度信息的LSB和MSB,第三、第四和第五个字节分别是TH、TL和配置寄存器的易失性副本,每次上电复位时都会刷新,新的数值从EEPROM得到。第六、第七和第八字节用于内部计算或保留的字节。还有一个字节我们可以称为第9字节,它包含一个循环冗余校验(CRC)字节,它存储的是前八个字节的CRC值。0 v' H. Q7 R. ~3 ^
) Y2 u8 @% Q  x$ D' \/ }. g- t
b466690a0a9b4c6585ba6ea1ae21671d.png 2 r" `" D0 l, t8 x. ?$ \

: `* }5 b  C# n; p图26.1.3.6 DS18B20的内存映射
5 ^- D, |& \3 k  ~4 S4 e, X当温度转换命令发出后,转换得到的温度值以二字节补码的形式存储在高速缓存存储器的第0和第1个字节中,主机可通过单总线接口读取这两个字节的数值,且读取的时候,低位在前,高位在后。读取得到的值用于计算温度值的方法在前面第(2)小节已经讲解。
- q; p' \. f4 u  g$ E$ {3 E# e下面,我们结合DS18B20来了解单总线时序,通过时序我们可以知道怎么去操作DS18B20。# I2 t4 A4 D( c4 ^8 I( E" p

5 a+ r5 u# ?3 z2 A9 x/ r2 K# \. C! K26.1.4 DS18B20时序; H6 a4 ~* S$ p* h; S2 ?
根据DS18B20的通信协议,主机通过1-Wire端口与DS18B20通信,主机控制DS18B20完成温度转换必须经过以下步骤:初始化发送一条ROM指令发送RAM指令。我们逐个分析这些过程:" d, Z! w; l3 o' v  m# L
1.初始化
2 b# ^8 F9 r  v! ?  O) ?& b  ^单线总线上的所有任务都以初始化序列开始,初始化序列由总线主设备发送的复位脉冲和从设备DS18B20发送的存在脉冲组成,存在脉冲让总线上的主机知道DS18B20在总线上并且已经准备就绪。主机通过将总线拉低发出复位信号,要求拉低至少480µs,这样确保总线上的从机都复位,然后主机释放总线,因总线上拉4.7KΩ的电阻,所以总线变成高电平,DS18B20在检测到DQ引脚上的上升沿后,DS18B20等待15-60µs,然后DS18B20发送存在脉冲(60-240µs的低信号)来产生应答,主机接收过程至少480us,主机收到此脉冲后,表示复位成功,初始化过程完成。
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6 c' t1 N2 t0 Z, `" ~# f. w4 H
图26.1.4.1初始化过程=复位脉冲+从机应答脉冲
6 F9 `0 e2 T0 |2. ROM指令; L& r5 q3 Q6 F0 g3 c" v' F
复位成功后,一旦总线主机检测到从机存在,它可以发出5个ROM功能命令之一:1)读取ROM;2)匹配 ROM;3)搜索 ROM;4)跳过ROM或5)警告搜索。所有ROM功能命令都有8位长,这些命令的列表如下:# ^) F# I0 W: Z! c1 O9 Q
指令 指令代码 说明4 C$ `: U" z  K2 I. d
读ROM 33h 读DS18B20中的64位ROM。仅当总线上有一个DS18B20时,才能使用此命令,如果总线上存在多个从机,则当所有从机同时尝试传输时,将发生数据冲突。
7 ^4 a1 q4 l5 ?. t' _匹配ROM 55h 匹配ROM后面紧跟64位ROM序列,主机在总线上寻址特定的DS18B20,只有与64位ROM序列完全匹配的DS18B20才会响应,所有与64位ROM序列不匹配的从机将等待复位脉冲。此命令可用于总线上的单个或多个设备。
- v# R6 x2 q7 @  x跳过ROM CCh 忽略64位ROM地址,直接向DS1820发送读取温度命令,这样可以节省时间。该方式适用于单个从机,当有多个从机时,总线上将发生数据冲突。
7 {  |% D' \4 p; A$ o2 p' I搜索ROM F0h 当系统最初启动时,总线主机可能不知道单线总线上的设备数量或它们的64位ROM代码,搜索ROM用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数和识别64位ROM地址,为操作各器件作好淮备。% I7 }# S8 p+ w5 L  q
告警搜索 ECh 执行后只有温度超过设定上限或下限值的从机才做出响应,DS18B20仅在上次温度测量时遇到报警情况时才会响应此命令(报警条件定义为温度高于TH或低于TL)。
# x9 R( |6 N6 [3 }6 L+ i" ]) X# a( I9 ~' Q" x9 B
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" L8 [; m6 E4 O+ d& ^# M: q表26.1.4.1 操作ROM指令
) {& J/ p) \, Q3. RAM指令
; |' ?! y. u5 t' h; t成功执行ROM功能序列后,主机可以访问存储和控制功能,然后主机可以提供6个存储和控制功能命令中的任何一个:1)写缓存器;2)读缓存器;3)温度转换;4)复制缓存器;5)重调缓存器;6)读供电。首先读取和写入所有数据的最低有效位。7 r0 q+ _1 ]5 w* \0 Q$ p8 U  w
指令 指令代码 说明$ n9 J, j) E7 @! c
写缓存器 4Eh 发出向内部RAM的第2、3和4字节写上、下限温度数据命令,紧跟该命令之后,是传送三字节的数据。0 A; ~) @5 {: {( y, Y6 |! Z
读缓存器 BEh 连续读内部RAM的9字节的内容。
0 U. ]; ]9 J% t温度转换 44h 启动DS18B20进行温度转换,会将EEPROM的温度值和配置寄存器的值传输给RAM(此操作也会在DS18B20上电后发生,即刷新操作,RAM才能获得有效数据)。12位转换时间最长为750ms,9位为93.75ms(详见表32.1.3.2)4 z* W5 z6 a) Q3 g! D4 z4 @% P
复制缓存器 48h 将RAM的第2、3和4字节字节的内容复制到EEPROM中/ q0 G) E4 M9 \7 }3 ~6 S/ p3 B
重调缓存器 B8h 将存储在EEPROM中的值复制到RAM中的第2、3和4字节,此操作在DS18B20上电时也会发生。. d/ {4 T$ D7 Z
读供电 B4h 读DS1820的供电模式:寄生供电时DS1820发送“0”,外接电源供电时DS1820发送“1”8 b3 x* B0 q7 Z% I, @; M
' C0 q! Y1 ^) t  U; I6 o; E
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8 b5 _! T) X7 t% b表26.1.4.2 操作RAM指令' I* i6 e6 b; g% x
主机和从机之间的数据交换和控制全部在单总线上完成,要想保证数据的完整性,单总线器件必须按照严格的协议来和主机进行通信,要求:除应答信号外,其它信号都由主机发出,并且发出的数据或者命令字节的低位在前,高位在后;主机和从机的数据传输通过时隙(其实也就是时序)来完成,完成1bit传输的时间叫做一个时隙,一个字节8bi就需要8个时隙,这里分为写时隙和读时隙,写时隙是主机把数据传送给从机,读时隙是从机把数据传给主机;写时隙和读时隙有有:写0时隙、写1时隙、读0时隙和读1时隙。. r, i/ P7 g2 l- F7 V( m) n
(1)写时隙
7 {7 y8 u; P/ p6 C( ^当主机将数据线从高电平拉到低电平时,写时隙被启动,所有写时序至少需要60us,两次独立的写时隙之间至少需要1us的恢复时间(图中的tREC)。从图中可以看出:主机要产生一个写0时间隙,就必须把数据线拉低并保持60 us;主机要产生一个写1时间隙,就必须把数据线拉低,在写时间隙开始后的15 us内允许数据线拉高。当数据线拉低后,在15 ~ 60 us的时间窗口内对数据线进行采样:如果数据线为低电平,就是写0,如果数据线为高电平,就是写1。
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图26.1.4.2 写时隙5 q) e; ]- ^" O0 b! ?
(2)读时隙; Y/ n% J' k) R2 M
当主机将数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平时,启动读取时隙。当主机把总线拉低时,数据线必须保持在低逻辑电平至少1µ后释放,必须在15 us内读取数据。所有读取时隙的持续时间必须至少为60µs。两次独立的读时隙之间至少需要1us的恢复时间(图中的tREC):3 T5 j* D5 p7 h6 V1 J7 |, B
6 }: T  d1 j! j
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# v& c0 L0 ]& W- U. Z; {6 R% J" |& |4 q5 u; \* A; L, f3 _
图26.1.4.3 读时隙) U9 y* z. A( n+ i; \1 y  U
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26.2 硬件设计0 j5 H# U! ?: i. v) N: o; e+ S0 l
1.例程功能2 O: k% Q' c# g( }0 S5 W3 \
把DS18B20传感器插在预留的接口上,采用DS18B20默认的12位分辨率测试当前的环境温度,并将温度通过串口打印出来。实验中通过观察LED0闪烁提示程序在运行。预留的接口在开发板底板的位置如下:
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, b, E) E  E. w6 j6 q+ S# n
2 J; D& _* m' d1 L" Q' G8 v图26.2.1 开发板硬件示意图0 T- n6 Y' W+ [9 \
将DS18B20插到开发板的预留接口的时候,位置一定要插对,不能将DS18B20的GND插在VCC上,否则会烧坏DS18B20甚至开发板,使用过程中不要用手触摸DS18B20露出来的金属部分。如下图,正面对着DS18B20平面的那一侧,管脚向下,从左到右依次为GND、DQ、VDD,上图中的开发板预留接口的4个引脚从左到右依次为VCC、DQ、GND、GND,所以DS18B20这样插入开发板:
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图26.2.2硬件连接示意图' S+ D5 A* x7 B/ q& A
2. 硬件资源
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5 |0 N: J3 p- C  h9 \$ f 49c77f510dbb47d6a3c8c914426fb9ef.png : K# D+ n4 _, r1 _: w

3 W5 S2 a+ J2 Q9 _* V6 y表26.2.1硬件资源! |* x- K5 d- r) C3 ~* a
3. 原理图2 t5 O! @. c- ?% L
如下图,DS18B20接在PF2上,我们通过该IO口模拟单总线的时序来控制DS18B20:$ `4 T9 b& h6 q+ B

  {9 p" G7 W3 _- ~8 r 85aa6dde4b33482ab44e214323ca54ad.png 3 v) y# @5 L0 C5 H

: f, s* ~" n* }( X0 w; v! `图26.2.3原理图部分
, t5 }# b. u% j4 q+ w5 q2 b# r: p$ \. }  Q2 t+ l8 `
26.3 软件设计
2 y# Y" G6 t1 w8 m本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中,路径为:开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\11、M4 CubeIDE裸机驱动例程\CubeIDE_project\ 19 DS18B20。' v" @, t) T, c
26.3.1 新建和配置工程
8 h2 @6 n5 a, A  u新建工程DS18B20,然后配置LED0和UART4,再配置PF2为开漏输出、上拉、高速模式:) w: G. S1 D. V: L; ]

0 @+ o9 N3 c" C8 F; a7 r 28cd058ab7e94edab05833ada1c4978c.png
! B) H( D8 Y% d5 Z
- ~  H8 o8 \" a) e- U图26.3.1.1 配置GPIO
6 v2 L* @+ f; A6 D本节实验会用到微秒延时函数,需要将第二十三章实验的delay.h和delay.c文件。将上一章节实验的BSP文件夹拷贝到M4工程的Core/Src下,然后在BSP文件夹下新建ds18b20.c文件,在BSP/Include下新建ds18b20.h文件,最后的部分工程如下:
/ i4 b5 `0 u" J8 q' R7 k) T) k* G; A, _$ _( p
d56d61307ccf4769ad2fc16ba23a9326.png
$ Z8 U/ E' L, E) x- p8 M. M1 Y! c  Z9 v7 N6 h( t
图26.3.2 工程部分目录
* q* _* L3 C, [. J/ Z
4 Q6 b3 p9 L* |( B" Y# [26.3.2 添加用户代码
0 i5 a, }5 h; q+ W关于LED0和UART4相关的代码请参考前面实验章节部分,下面我们直接添加DS18B20相关的代码。DS18B20驱动代码在ds18b20.c和ds18b20.h文件中,下面我们开始添加用户代码:' }; A+ K3 U7 g- L
1.ds18b20.h文件代码
- u9 j2 C: M* Jds18b20.h的文件代码如下,主要是引脚的定义、IO操作函数定义和函数的声明:, l$ H# Y, ~5 q2 C
  1. #ifndef __DS18B20_H
    9 }0 o. \" f9 O" M+ S& P9 T
  2. #define __DS18B20_H+ K- T. {2 ?$ j; g, |1 W
  3. #include"gpio.h"( J- t! s9 K0 @6 \5 x( H
  4. /* DS18B20引脚 定义 */2 S. C3 b2 f! [, J- x
  5. #define DS18B20_DQ_GPIO_PORT      GPIOF
    % G, u1 ^/ M$ U* a6 A7 f% K! U
  6. #define DS18B20_DQ_GPIO_PIN       GPIO_PIN_2+ n7 l$ Z" N* g! g( @0 |
  7. /* PF口时钟使能 */( f7 s# Y9 ^. F7 J0 K5 I* ~: `
  8. #define DS18B20_DQ_GPIO_CLK_ENABLE()  do{ __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); }while(0)   . W' F; t: |8 f( i
  9. /* IO操作函数 */4 S3 z3 q0 r4 q% B$ P- o+ S' T
  10. #define DS18B20_DQ_OUT(x)   do{ x ? \         / T5 u6 _, X2 w
  11. HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET):\' d( H. [) W8 A0 @! S; d: v
  12. HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);\6 n% G# G8 c$ E1 m6 M
  13.                                                         }while(0)        /* 数据端口输出 */
    * y1 j; X0 |$ C% A6 x
  14. /* 数据端口输入 */2 n) ]/ o; @1 p" ?, _, P
  15. #define DS18B20_DQ_IN  HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN)     7 O. \- y2 J% w" B4 y! f8 D5 s. j
  16. * D0 ~* E' R+ \1 c* J8 t4 n
  17. uint8_t ds18b20_init(void);                                 /* 初始化DS18B20 */
    " T. X- L3 N! [. T7 X$ m' r
  18. uint8_t ds18b20_check(void);                                /* 检测是否存在DS18B20 */- A/ J6 `& B; C+ q& m  x/ j
  19. short ds18b20_get_temperature(void);                /* 获取温度 */" ]8 `9 d8 @# z) Z

  20. " d( W) j' V5 N) v# C6 l( d/ m" p
  21. #endif
复制代码

2 ^: e; L; V+ w# ~DS18B20_DQ_IN用于读取PF2引脚(总线)的电平,DS18B20_DQ_OUT通过参数X设置引脚PF2的电平,当X为0时,设置PF2输出0,当X为1时,设置PF2输出1。/ |) q& \7 o: s/ R3 r/ B7 F

0 z0 k8 l1 r0 k2.ds18b20.c文件代码% w5 i3 T4 M& h3 ^4 m5 A1 F
ds18b20.c文件代码中有几个函数,分别是:初始化DS18B20的IO口、复位DS18B20、等待DS18B20的回应、从DS18B20读取一个位、从DS18B20读取一个字节、写一个字节到DS18B20、开始温度转换以及从DS18B20得到温度值。我们分别进行讲解:- Y7 m2 R- [  r! T
(1)复位DS18B20
" m0 b# M/ k2 ^2 z% P& C
  1. /**- Y3 K. v! Z( T+ m% b$ s# Q
  2. * @brief       复位DS18B20
    3 u9 U: j  a: X4 L- w
  3. * @param       data: 要写入的数据
    # C  l! \, ^2 n6 G; p0 O0 T# O
  4. * @retval      无
    ! O1 X/ g9 E2 K/ p# w) N2 q, p: t
  5. */
    9 v) @' K* h6 Z  v
  6. static void ds18b20_reset(void)2 g8 G3 B6 f+ U9 O
  7. {
    9 j# _3 H1 B5 \0 Q+ P2 x
  8.     DS18B20_DQ_OUT(0);          /* 主机拉低DQ,复位 */
    2 I, M& W" a2 t' p
  9.     delay_us(750);              /* 主机拉低750us */  P0 Y" S8 N1 c) I
  10.     DS18B20_DQ_OUT(1);          /* DQ=1, 主机释放复位 */
    8 C) d( @' H7 I
  11.     delay_us(15);               /* 延迟15US */
    + U5 F6 Q3 u8 c* B6 P  R7 ]5 v
  12. }
复制代码
+ i) n* @$ E9 l: @( k
经过前面时序的分析,复位DS18B20函数很好理解,先将DQ拉低750us(在480us~960us时间内),然后再拉高DQ,即释放DQ,然后再延时15us等待DS18B20应答。
& \% p$ u% P7 U2 x$ [+ \0 O/ M2 V8 y# I3 }; K4 ?. ]* V
(2)等待DS18B20的回应
2 Y. q6 m" B/ r  J; Z& X- e# t
9 k, L+ V2 I7 a2 n! M4 @
  1. /**
    % }- `5 o6 b( k& S
  2. * @brief       等待DS18B20的回应
    9 [/ r; j4 Y  g
  3. * @param       无
    ' }# P, |7 w5 D2 h, \1 z3 }
  4. * @retval      0, DS18B20正常
    8 M$ R6 N9 m# Y6 p* M
  5. *              1, DS18B20异常/不存在
    , O$ M/ t' m  R/ \. }
  6. */- m: T3 g2 i* W- F1 }$ H% e: T: z, H
  7. uint8_t ds18b20_check(void)% d! j! r, d# D1 y4 b: Y
  8. {
    ; H" q$ |2 |0 \" q" M
  9.     uint8_t retry = 0;: W/ H2 c& f. X6 }7 s
  10.     uint8_t rval = 0;
    / O" M2 d) ?4 ?" B- ]7 V' Q$ z
  11.     /* 读取DQ值,等待DQ变低, 等待200us */
    9 V+ ?1 l% n/ F5 {* b' P  \
  12.     while (DS18B20_DQ_IN && retry < 200)) |2 W: f& `! ]: K. K
  13.     {0 {3 N! U! a& [- n
  14.         retry++;* J$ p2 ^, _. ~: k2 j) t
  15.         delay_us(1);* f% t& S) Q2 o( o
  16.     }
    1 M! t5 h' @( z8 s! K
  17.     /* 当等待时间大于200us时,DS18B20异常 */
      k# O/ o# O* d$ H$ K' j
  18.     if (retry >= 200) 0 m* ^' P& o/ [$ l* j$ Z5 y! F
  19.     {  D* h$ v; ^' S
  20.         rval = 1;+ F0 x& q" @# @2 t
  21.     }
    7 R2 _, ~; H: `! `+ |
  22.     /* 当等待时间小于200us时,DS18B20正常 */     
    , w/ j$ k8 |0 L6 D9 h
  23.     else                                                                                                            
    + F4 L9 e/ M( p- ?/ C
  24.     {
      o) K0 K$ k, n6 G3 v+ S- e6 N
  25.         retry = 0;1 ]8 m: c4 N* s4 e! r
  26.         /* 等待DQ变高, 等待240us */8 W6 b+ Z$ O: [8 u8 f( N8 ~
  27.         while (!DS18B20_DQ_IN && retry < 240)   / ~. ~9 c, ]; p" m% [
  28.         {
    . |+ z, o0 ~" s6 y8 Y4 y4 |
  29.             retry++;
    5 Z" A6 T$ \( B' I0 a
  30.             delay_us(1);  v! ^! S3 w1 U, g% C/ s
  31.         }
    , a* w; D+ n5 j! I9 {
  32.         /* 超过240us,则认为DS18B20异常 */% i7 K# i6 j; ^3 x3 b
  33.         if (retry >= 240) rval = 1;                         " q) A) v! c3 s+ U; g
  34.     }% h0 Q, ~/ d& R' r; F8 r# o
  35.     return rval;* L6 q( @) s5 x- u! N
  36. }
复制代码
3 x1 J) P0 i. A$ u9 G6 S4 [
该函数的实现也是依据时序图进行逻辑判断,例如当主机发送了复位信号之后,按照时序图,DS18B20应拉低数据线60~240us,整个过程中主机接收最小时间为480us,所以我们就依据这两个硬性条件进行判断:首先需要设置一个时限等待DS18B20响应,时间为200us,DS18B20通过将总线拉低来应答;然后,将总线拉高,模拟DS18B20释放总线,并且延时240us,因为主机的整个接收过程至少为480us(200+240=480),当满足这两个条件后即判断DS18B20成功响应。( n- I0 S* d% A8 P- f
(3)从DS18B20读取一个位
, h6 H" S  x' R  a" L: _* S  P% S1 g# ]0 o% v' b
  1. /**
    9 O/ c& o" ^! D5 A6 Y8 w
  2. * @brief       从DS18B20读取一个位) G: @* M# z$ h' `2 }* X4 Z
  3. * @param       无) r$ m6 K( _/ A/ K( \# ?1 {. b$ D
  4. * @retval      读取到的位值: 0 / 1" Q' \8 [+ v8 f" L
  5. */' B3 Y6 s2 L3 p% H9 |+ T- l8 W
  6. static uint8_t ds18b20_read_bit(void)0 [$ P+ K  L0 y, F# ~! a
  7. {
    ; p: ?8 x2 y) O. T" W
  8.     uint8_t data = 0;           /* 读到的值默认为0 */
    2 `. Y3 K" L; n; X
  9.     DS18B20_DQ_OUT(0);          /* 主机将总线DQ拉低 */4 C- t6 m, n7 c9 m! u
  10.     delay_us(2);                /* 延时2us */) j' U4 w: t7 @8 N3 ^* q0 g! {
  11.     DS18B20_DQ_OUT(1);          /* 主机将总线DQ拉高,释放总线 */* T8 Y7 {' k9 F* r. Y
  12.     delay_us(12);               /* 延时12us,等主机读取 */$ Q  K* G3 p: V9 Y! ^0 z

  13. ( F4 W) F9 V* a; w! H" E# d
  14.     if (DS18B20_DQ_IN)          /* 读到的值为1 */
    8 i) A9 c. Q  {2 i5 G0 l6 o3 R, P# A
  15.     {  R  K. `% g! m9 W  r  @9 `
  16.         data = 1;
    , _2 o, ~! }4 W% F2 k/ m0 U, R
  17.     }
    4 t) O1 X0 r: }( l* y+ d! w- o; ]
  18.     delay_us(50);        /* 延时50us,因为整个读的时间至少为60us */
    7 u9 f5 H4 ]- T" P4 Y9 j
  19.     return data;5 F( z" C) q9 n& I9 X
  20. }
复制代码

6 D0 V# k1 c' a# ^: A0 z- o9 E: G; U从DS18B20读一个字节比较简单,按照时序图进行,主机将总线拉低2us后再释放总线,然后延时12us,因为主机要在15us内读取,这里就设置为12us,然后在总线拉高的状态再延时50us,因为主机读取的过程至少要60us(2+12+50>60),所以这里设置50us。
( a% D' k& \% A; a1 a- V! h
) r/ z' ~, n2 d1 H1 d- J, L3 `9 D(4)从DS18B20读取一个字节( |/ v5 q! L. N0 W. g
从DS18B20读取一个字节比较简单,每次读一位,分别读取8次即可:
0 n" |' |6 k5 m( Y* B9 D( Y) `( a, v# s0 Y# A4 k# B
  1. /**
      l8 y3 Y: Q* l& ^' e1 `+ o
  2. * @brief       从DS18B20读取一个字节
    + `8 y( {7 y4 Y* @! M1 U1 z
  3. * @param       无' q% p  A1 |* K9 T  w
  4. * @retval      读到的数据
    * j0 p& z3 n- i; E
  5. */! t+ g( @4 X; b* D) A
  6. static uint8_t ds18b20_read_byte(void)
    $ m- Z3 U) C/ z# w; D, y
  7. {* x7 C- [& b1 p
  8.     uint8_t i, b, data = 0;
    2 }( ]% `( B8 c9 q) J
  9.     for (i = 0; i < 8; i++)             /* 一个字节8位,分8次 */
    - w* `# P5 S% I" Q
  10.     {
    $ ^2 Y8 E$ k* d4 W, ?# S
  11.         b = ds18b20_read_bit();         /* DS18B20先输出低位数据 ,高位数据后输出 */    " k% ~2 K' a, t4 M2 L4 t- n' Z
  12.         data |= b << i;                 /* 填充data的每一位 */ $ x# D4 A9 v6 o5 ]6 o+ g( K7 P( ^0 x/ I
  13.     }- g6 e- l# O. o1 N  _) j; @! z
  14.     return data;
    4 m) T( c3 a) W. @9 @" B
  15. }
复制代码
$ R2 w3 x: H$ w% i; a; a( _8 J
(5)写一个字节到DS18B20
' |" X7 Y3 [8 E, O; r5 l* u8 U根据读写时序,编写如下的程序:
, t/ {8 a+ v5 f0 C. Q& d7 j# b
/ _8 x# D- H' Q, _$ g
  1. /**
    5 L) `6 E* W# z3 J( Y2 R, I
  2. * @brief       写一个字节到DS18B20
    2 K$ x, `, `  q" A2 ^" C3 U
  3. * @param       data: 要写入的字节8 A: e" ~6 Z; C% v( K4 W1 \
  4. * @retval      无% t( Y$ {9 s+ J, `
  5. */" E  N; B) V& ]) D0 h
  6. static void ds18b20_write_byte(uint8_t data)
    : J5 l4 O1 T0 m
  7. {
    3 V0 t; t1 a- E0 C. r; @2 `
  8.     uint8_t j;
    3 q+ s# R& ~. n- d: i7 c2 {7 _( d
  9.     for (j = 1; j <= 8; j++)* Q" W, E4 @$ v# \9 {
  10.     {- Q% {) M- Y* t& G4 [  p* J) J
  11.         /* 写 1 操作*/5 _# }$ O5 n6 g: |! h8 v
  12.         if (data & 0x01)# {: D2 n/ g6 K
  13.         {: b* q" u1 ~/ Z; U
  14.             DS18B20_DQ_OUT(0);  /* 主机拉低DQ */
    - \' a' q3 z5 Q2 m, c  x' F! ~
  15.             delay_us(2);         /* 拉低2 us的时间 */! P0 z, n2 x/ k# p2 a3 i; @
  16.             DS18B20_DQ_OUT(1);  /* DQ=1, 主机释放DQ */
    8 b0 W9 _! E# `6 u- c; I) ?& ~
  17.             delay_us(60);        /* 延时60us */
    ! G! @3 r' V7 t6 v& x
  18.         }# b* d) p. a5 R# S! O! X
  19.         /*  写 0 操作*/
    , `3 F! P% D6 ^4 r! ~4 `2 K/ q9 N
  20.         else
    0 @; J$ r( M& \0 r  E; |
  21.         {5 N  D, C5 W7 n! O8 E9 Q
  22.             DS18B20_DQ_OUT(0);  /* 主机拉低DQ */# [7 `9 I( D3 h; i1 r
  23.             delay_us(60);        /* 拉低60 us的时间 */3 ]$ L6 {* ^+ V/ x# @3 c0 v4 `
  24.             DS18B20_DQ_OUT(1);  /* DQ=1, 主机释放DQ */
    & f: o9 r" H1 Q' l" s
  25.             delay_us(2);         /* 延时2 us */% `  [: W! T* p! S  V
  26.         }
    : a2 ?0 e4 _! w% R" b) A! ^
  27.         data >>= 1;              /* 右移,获取高一位数据 */
    / {6 R3 _4 r* k% m
  28.     }
    & j& ~, ^8 J  i1 E" l+ l
  29. }
复制代码

  G1 x; G3 U+ V* Z(6)开始温度转换
8 R" X0 T. W6 g$ o5 a/ p温度转换的过程是先复位DS18B20,等待DS18B20应答,主机收到应答后,在只有一个从机时,可跳过ROM直接执行RAM指令进行温度转换,代码如下:# O6 a% w  L! |) I

# ]' C, b) E' J5 F: C: {
  1. /**3 I6 H: c$ s! g2 c5 P) w4 q
  2. * @brief       开始温度转换6 r! ?4 `3 n6 g) p: _
  3. * @param       无' r7 W4 m& J) H" Y
  4. * @retval      无8 b  K) u; V, H6 m
  5. */
    / V9 s$ Q: Z  O$ w  {" z
  6. static void ds18b20_start(void)6 t) V$ J6 z9 {
  7. {: @- T* s& o/ P  `6 m  _
  8.     ds18b20_reset();            /* 复位DS18B20 */" \, k" Q# O+ }3 G  }+ {) j: U
  9.     ds18b20_check();            /* 等待DS18B20的回应 */
    : h! o% c* s' }, z( a! \
  10.     ds18b20_write_byte(0xcc);   /*  跳过ROM */1 A  i4 Y4 C6 }
  11.     ds18b20_write_byte(0x44);   /*  开始温度转换 */; C, n9 j/ n3 U; s; ^% O' Y
  12. }
复制代码

; Q' }7 f' S. d- W(7)从DS18B20获取温度值
7 b' T' r4 _% y& t# _; g* Z0 b: W/ e5 f" j+ X3 R( g
  1. 1   /**; k8 N6 D+ V" Z1 F$ D: N
  2. 2    * @brief       从DS18B20得到温度值(精度:0.1C)
    0 {# d2 x- |, L. y
  3. 3    * @param       无
    % J, k5 k; c9 I" h
  4. 4    * @retval      温度值 (-550~1250)
      \4 P2 g% q2 z. z: e* R5 ?
  5. 5    *   @note      返回的温度值放大了10倍.4 [' [5 s6 w4 l; I7 q2 S" ~- D
  6. 6    *              实际使用的时候,要除以10才是实际温度." V" I. E! H% z. T' V
  7. 7    */2 W( c, L- ?1 F  N0 A0 j; m  E
  8. 8   short ds18b20_get_temperature(void)
    . B' Z% w6 Y! P4 B  c2 a5 {
  9. 9   {
    $ \: ~. k# u/ [* N" a+ R
  10. 10      uint8_t flag = 1;                   /* 默认温度为正数 */8 T" d: T8 b2 {6 }& o! [
  11. 11      uint8_t TL, TH;
    : Y) b7 Z! W% G( P- ~' j% v: k% E
  12. 12      short temp;2 Q* E2 B5 t' r9 {0 ]$ y) S  D+ N( @
  13. 13      6 Z. H: O8 l! f5 X3 e
  14. 14      ds18b20_start();                    /*  开始温度转换 */" k5 Y# |" M! A% U
  15. 15      ds18b20_reset();                    /* 复位DS18B20 */
    % L2 z5 {5 `+ `$ ^
  16. 16      ds18b20_check();                    /* 等待DS18B20应答 */
    0 ~6 i+ a4 H3 C  C
  17. 17      ds18b20_write_byte(0xcc);   /*  跳过ROM */
    , o: D1 F7 i  `/ C! a7 E
  18. 18      ds18b20_write_byte(0xbe);   /*  读缓存器 */+ ~' a9 C* _  `
  19. 19      TL = ds18b20_read_byte();   /*  获取温度低位值 LSB */( @4 n. ~' ]" _, N1 i
  20. 20      TH = ds18b20_read_byte();   /*  获取温度高位值 MSB */
    6 C) w6 G) ?+ P9 _& K+ {
  21. 21         
    6 a! I0 |. \) m$ I3 j
  22. 22      if (TH > 7)                         /* 判断温度正负 */
    6 s0 u+ a) b: \$ j( y6 \# r
  23. 23      {" N: }" w- A5 K# o
  24. 24          TH = ~TH;
    6 a( f9 v* h5 N7 Y9 p
  25. 25          TL = ~TL;6 y0 W: t+ O* d
  26. 26          TL+=1;
    3 f' q/ D% N9 \0 l# f
  27. 27          flag = 0;                       /* 温度为负 */' f1 H+ l, }6 V. d+ W
  28. 28      }
    , i& I4 i) b7 N; U  m# z* C
  29. 29      
    & _. P* ^0 p7 r, P& K  W. m; _& l4 \1 Z
  30. 30      temp = TH;                          /* 获得高八位 */
    9 t8 @7 q& K" s' ]8 H- K( u  w
  31. 31      temp <<= 8;
    - `: O0 u6 ]0 }% T
  32. 32      temp += TL;                         /* 获得底八位 */5 D( X% @) ?. }# x' |  ]; S; k
  33. 33      temp =(double)temp * 0.625; /* 转换 */
    5 Y  A+ t) M: R0 ~
  34. 34
    ; m- H4 g+ N9 l$ o6 i  i# ]
  35. 35      if (flag == 0)                      /* 如果温度为负数 */
    1 z$ e5 b+ Q9 e: @, m+ f
  36. 36      {
    & ^8 I+ L; J' Z4 V! o9 L$ A
  37. 37          temp = -temp;                   /* 将温度转换成负温度 */2 K3 W0 y5 ~, d) a
  38. 38      }/ T8 E: d& O  y5 n3 V* N7 a
  39. 39      
    - J  U; n% [) w+ X
  40. 40      return temp;  s0 e2 V+ t+ ^0 J# b; @
  41. 41  }
    " W( c) ]) W$ `8 m, G8 r+ E6 P+ Z4 x- D
复制代码

* k1 n3 V" h1 Z7 E/ S, r第10行,设置标志位flag,如果flag为1,表示温度为整数,如果flag为0,表示温度为负数(即零下温度);
2 P4 j/ p5 u6 r第14~18行,温度转换的步骤是:先开始温度转换,此时EEROM里得到最新的温度值,且值从EEROM传输给RAM,然后复位DS18B20并等待应答,因为只有一个DS18B20,所以可以直接跳过ROM,直接向DS1820发送读取温度命令去读取温度值,这些值是从RAM中得到的。
" e3 u: t7 L( X: t6 |! B第19~20行,读取到的温度值,高8位保存在MSB中,低8位保存在LSB中。, P( k# G5 t' e1 x
第22~28行,判断温度值是正数还是负数,第32.1.3小节有介绍过,如果高5位是0,温度为正值;如果高5位为1,温度为负值;所以当为负数时,高5位的值至少大于7(二进制是0000 011)。/ u: A" m) w! l7 G- _& u/ n
第30~33行,分别获取高8位和低8位的值,两个值组合得到用于计算温度的值。在前面第32.1.3小节我们有讲解温度的计算方法:默认采用12位分辨率时,如果测试的温度大于0,这5位为0,这16位测试得到的值乘以0.0625就是温度值;如果温度小于0,这5位为1,这16位测试得到的值先取反再加1,最后再乘以0.0625就得到温度值。5 D' ?/ n+ n7 |1 K' |8 \
第35~38行,如果温度值是负数,将温度转换成负值。
& }2 ~; o+ H/ P* _5 x* c" F
! B. Z8 I& Q) T- ~3 I1 Q+ `(8)初始化DS18B20的IO口6 x$ o1 b7 ^; M/ t8 r
最后不要忘了要初始化总线,即DS18B20的IO口(PF2),初始化过程:开启PF2时钟、配置IO口为开漏输出、上拉、高速模式:
" G3 O7 B# v1 X/ u- e# u5 u$ k- o7 L$ c+ N# X4 [' C2 N  z
  1. /**: ^: m  w; Q5 n2 h# M
  2. * @brief       初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS18B20的存在  P! t" ~5 T4 t, {) H
  3. * @param       无
    4 y1 H; M9 u0 a0 B4 q. w1 }
  4. * @retval      0, 正常
    " B# c3 ]# a/ d5 J
  5. *              1, 不存在/不正常
    ( X% h; `1 g: F; c. s' V: ]' |
  6. */
    7 u* o/ |/ L% a! G
  7. uint8_t ds18b20_init(void)
    % P+ l. m1 r0 Q; l
  8. {
    - t8 U* b: C$ l- H8 J
  9.     GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;* k6 C. n& V  @: T$ N  w8 F

  10. 8 v" L+ ~* k6 f2 t
  11.     DS18B20_DQ_GPIO_CLK_ENABLE();                                   /* 开启DQ引脚时钟 */
    3 ^% A/ T8 B; m2 J# ?# a) l
  12. / M/ J2 V- I1 J5 B& K1 Y$ |
  13.     gpio_init_struct.Pin = DS18B20_DQ_GPIO_PIN;
    ( H3 l! Z( A% N' q
  14.     gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;                    /* 开漏输出 */
    1 d" c4 t; ~% L
  15.     gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                            /* 上拉 */
    / _* o( l3 M9 r5 g1 C4 N& V
  16. gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;     /* 高速 */
    " @9 ^1 j) M/ \# y
  17. /* 初始化DS18B20_DQ引脚 */
    7 y3 `0 i3 S9 X1 ^$ l
  18.     HAL_GPIO_Init(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); ( \* e" b! l) N5 \
  19.     /* DS18B20_DQ引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1),         也可以读取外部信号的高低电平 */
    4 v7 i3 t  h# t7 n7 G; w
  20. ! ]2 A% O5 y8 N& G  ?, A$ K: [
  21.     ds18b20_reset();                /* 复位DS18B20 */6 P0 e8 J1 h& ^& r; n
  22.     return ds18b20_check(); /* 返回DS18B20应答结果,这里可以判断DS18B20是否存在 */- J; \( ?$ P& W5 F9 ]9 G/ p- m
  23. }
复制代码
3 B" m- N, z2 m% e0 _0 W, ^2 i% r. t
最后两行代码,先复位DS18B20后再等待其应答,主要是判断DS18B20是否存在,存在的话,我们才可以进行后续的读写操作。
% L2 M, j6 W1 `' f# g2 T7 G
8 h0 y# S) f: C: |7 A3.main.c文件代码
' k9 {% `- @7 v' J- ~' Q2 e8 gmain.c文件部分代码如下,我们在标红的字体之间手动添加代码:
- e5 J5 C+ N  M
  1. 1   #include "main.h"( X2 N7 G, D& }$ e  N% A; X# a
  2. 2   #include "usart.h"% B8 A# D: b3 V1 C0 K% n6 m, ]! m
  3. 3   #include "gpio.h"
    6 K; L& O6 k" y, C
  4. 4   /* USER CODE BEGIN Includes */
    + j+ n8 }) h& M# p$ [" F
  5. 5   #include "./BSP/Include/led.h"
    ' c9 H0 U! c, }4 f) O* ]
  6. 6   #include "./BSP/Include/delay.h"
    4 Y8 Q* V) h3 O! n# n
  7. 7   #include "./BSP/Include/ds18b20.h"% L9 m* y6 r+ z; X* |6 C7 T  S
  8. 8   /* USER CODE END Includes */8 o! q$ t& Z. _
  9. 9 4 [/ S& r, P! P- ~- M. g% }# t
  10. 10  void SystemClock_Config(void);
    / k4 N2 a+ ~) W% b1 `$ u5 M
  11. 11' d2 f5 S) e5 j! A( B4 R( Z- t
  12. 12  int main(void)
    / u1 l, H+ p( a  V' [" ^: X3 f: N
  13. 13  {
    , @# i4 q8 z( ?, l* Y% X. d
  14. 14    HAL_Init();                               /* 初始化HAL库 */: a* {2 y" V4 y" @: e
  15. 15    if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
    $ a* i# r8 C% \$ x" F0 y; q+ z6 b8 G
  16. 16    {) `5 @% s3 M+ z4 |
  17. 17      SystemClock_Config();            /* 系统时钟初始化 */ : \$ p' J! C- J: s' Z; v+ C
  18. 18    }7 t0 @& K' o$ c, n% N
  19. 19    MX_GPIO_Init();                     /* GPIO初始化 */" W  ^5 h2 n5 N
  20. 20    MX_UART4_Init();                    /* UART4初始化 */; y; w. J# N8 l% s2 S
  21. 21    /* USER CODE BEGIN 2 */
    / N* }/ z. ~: P+ A- t& l  Q
  22. 22    HAL_UART_Receive_IT(&huart4,&RxBuffer,1); /* 以中断方式接收函数 */% i- k4 h9 E. X' A9 p
  23. 23    led_init();                                     /* 初始化LED  */
    / o9 g( }/ q; w
  24. 24    delay_init(209);                               /* 延时初始化延时函数 */4 B( n7 L$ h4 q2 E
  25. 25    uint8_t t = 0;
    9 N& _9 l& W/ Q: X
  26. 26    short temperature;0 o2 Y9 H; Z0 `5 F5 M
  27. 27    /* USER CODE END 2 */7 M  j# X: Y7 j1 P  H2 l$ R
  28. 28    while (1): q5 p' S$ _1 `/ Q$ g
  29. 29    {6 r& b% n  Q3 a/ S* O- X$ K2 B
  30. 30      /* USER CODE BEGIN 3 */: K& _$ M% ?( J/ N" Y
  31. 31        while (ds18b20_init())                     /* DS18B20初始化 */
    ( @$ A& G& q! @) U; k
  32. 32        {0 C/ ~7 U+ s2 b. R+ d- ^6 `
  33. 33          printf("DS18B20 Error!\r\n");
    , i7 t0 {/ G1 S4 E' N8 Y* f
  34. 34          delay_ms(1000);1 y4 O! I8 y7 U1 J: y! E2 Z
  35. 35        }, ]! u* T  a+ q# w/ \" c2 C
  36. 36        while (1)
    5 s" R5 r: K& }* `; R4 D
  37. 37         {
    $ [' a+ N$ p: l0 l: N5 d+ }) N
  38. 38          t++;
    3 [7 p7 @  `" f; ?2 k4 ?9 }5 u
  39. 39          if (t == 20)5 s3 V  E7 z) r* j( C
  40. 40          {
    # l3 G: j+ {9 x( M) c
  41. 41              t = 0;0 @' W. I$ |$ n# P/ u! |7 V
  42. 42              temperature = ds18b20_get_temperature(); /* 获取温度值*/
    5 H9 w4 H, x9 R* f# _" ^. B
  43. 43              /* 计算温度值,注意最后要除以10(因前面程序乘以0.625)*/
    * X5 U* b; ~+ V- L( N: D5 }: t
  44. 44              printf("DS18B20 Temp=%.1f\r\n", temperature / 10.0f);   % k" r6 U4 u5 T9 E% C
  45. 45              LED0_TOGGLE();                                 /* LED0闪烁 */$ V4 M( k8 |) I' h; }3 |
  46. 46          }4 P: L+ s8 S! e2 H, s- O- @7 i; E
  47. 47              delay_ms(10);                                  /* 延时10ms */
    / h+ y$ W1 q9 x% d; H
  48. 48        }
    % C5 {% \; {: ?9 a; d
  49. 49    }) W0 S: r  s# v- w8 E
  50. 50    /* USER CODE END 3 */6 h3 f: @3 y/ A4 g( N3 d
  51. 51  }
复制代码

/ c5 H" P# |; o. e第31~35行,初始化DS18B20;' w' ]8 d$ `) l% v4 S
第42行,获取温度值;" w+ k& C/ D. \8 _$ d. n  p: U+ V
第44行,打印温度值,注意要再除以10才得到真正的温度值。
9 _' e* `' V, R. i3 o$ E8 \+ I. N$ F' ^
26.4 编译和测试
0 j" i6 h/ D  v* o5 W4 d开发板上电,进入仿真运行后结果如下,可以看到一开始打印85.0,这是因为上电后,复位寄存器值默认为85℃。然后,串口打印此时测试的环境温度,且LED0在闪烁。
. }. j. `5 y. n8 t% d/ c- g3 p% l& z8 p# I0 P+ E2 J5 L
5cae19e27d2e4cb99752433502db9f9e.png # I5 @/ y4 ]8 ?6 [* k, M

5 a3 s# f2 l5 {! \; {% G图26.4.1 运行结果9 r: ?$ ^6 T% D  M  F
————————————————) v2 {: J5 b2 N
版权声明:正点原子- U* ]& k6 F- y( a5 u

3 f* a* U3 a' f5 M; y( I: f! K! i- M6 E6 C
# H& `, ~5 n) [5 t( a
4 L; \8 H" i; r6 }8 \# Y
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