1.DS18B20简介
5 _8 U" a9 R# f! i4 p. oDS18B20是由DALLAS半导体公司推出的一种单总线接口的温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它是一种新型的体积小、用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器。DS18B20的内部结构如下图示
% P  f0 r" ?0 H/ D! C# K. S
7 b- u- k% C& d) K5 Q
/ A  Z) f- |/ V. T# N# O- J) r3 \2 Y
3 ]  ]8 ?: q; \9 O  Y3 |  @: fROM中的64位序列号是出厂前就被光刻好的，可以看做是DS18B20的地址序列号。64位光刻ROM的排列是：8位产品类型标号+48位DS18B20序列号+8位循环冗余校验码。光刻ROM 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20
9 }% e& z! s# i
* k$ T# f% q3 _DS18B20的内部存储器（9个字节）包括一个高速暂存器RAM和一个EEPROM，EEPROM里存放高温和低温触发器和配置寄存器，存储器详细组成见下图：
% x' g3 b. E" a% M# Q% v( u1 Y


配置寄存器是配置不同的位数来确定温度和数字的转化，其结构下图示：低五位都是1，TM是测试模式位（设置工作模式或测试模式，默认为0即工作模式），R1和R0用来设置精度，可设9~12位精度，对应的温度分辨率为0.5, 0.25, 0.125, 0.0625℃
2 o) A( D- n0 i4 ~, E+ z3 U0 r

7 }( d. D& I& X' h
所有的单总线器件都要求采样严格的信号时序，以保证设局的完整性。DS18B20的时序有：初始化时序、写(0和1)时序、读(0和1)时序。DS18B20发送所有的命令和数据都是字节的低位在前，下面介绍这几个信号的时序：
) f- v8 _/ g, |" \1 x3 `9 r" a⏩ 初始化时序
内置闪存模块可以在通用地址空间直接寻址，任何32位数据的读操作都能访问闪存模块的内容并得到相应的数据。


. W. T% B4 R; }
- x& u, \5 a! t. u3 `  b* N) C⏩ 写时序
写时序包括写0和写1时序。所有写时序至少需要60us，并且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，两种写时序均起始于主机拉低总线。写1时序，主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us；写0时序，主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us。写时序图如下

9 @8 ~4 {  ?6 @

0 A6 {& U0 n1 o: f⏩ 读时序
单总线器件仅在主机发出读时序时，才向主机传输数据，所以在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us，主机在读时序器件必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态。典型的读时序过程为，主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取单总线当前的电平，然后延时50us
! S3 X/ Z+ H9 y% f1 _% m% {
- h; L+ z/ D) |& J

DS18B20的典型温度读取过程：复位 --> 发SKIP ROM命令（0XCC） --> 发开始转换命令（0X44） --> 延时 --> 复位 --> 发SKIP ROM命令（0XCC） --> 发读存储器命令（0XBE） --> 连续读出两个字节数据（即温度） --> 结束
+ @+ l! ?# Q% ]1 B, x1 r
0 z8 j! A% m! x* x& d7 m3 r2.硬件设计
D1指示灯用来提示系统运行状态，DS18B20温度传感器用来检测环境温度，串口1用来打印温度值
指示灯D1
6 O( [8 R7 M7 m* @7 b7 NUSART1串口
DS18B20
+ S$ x$ w! K' C! L; {6 rTIM7（提供us延时）


" _, m" V9 [; N! y( ^
, f2 t: k( }9 E3.软件设计
4 b0 Y% T0 C5 f/ I  h. ?- c3 ^3.1 STM32CubeMX设置
4 c/ Q. b; I5 o" Y% \➡️ RCC设置外接HSE，时钟设置为72M
➡️ PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平
2 V& N: v+ Z. l* s0 Q5 E➡️ USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位
➡️ PG11设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速
➡️ 激活TIM7，预分频因子设为72-1，向上计数，自动重载值为65535；因此计数器CNT_CLK = 1MHz，计数器周期为1us
( S0 P& c! z; ?$ @
/ Z# v/ i( N/ G) A; f- Z
% {* I" b/ t$ z" y2 W" O
➡️输入工程名，选择路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码

3.2 MDK-ARM软件编程
➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数

1. void delay_us(uint16_t us){
   6 E6 g( E. R9 V; S! M
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   5 d  }9 v4 ]5 K! W) D% W& {
3.   //设定TIM7计数器起始值                               
   
4.   __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ);       
   
5.   //启动定时器
   
6.   HAL_TIM_Base_Start(&htim7);                       
   
7.        
   
8.   while(differ < 0xffff-5){   //判断
   
9.     //查询计数器的计数值
   " c0 [7 g2 d  |0 C9 g) C# W  m/ e
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    
11.   }
    
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    8 B2 Y+ a5 W; l$ d7 @
13. }

复制代码

2 p/ }, h" K( y  F% t6 p1 g➡️ 创建按键驱动文件ds18b20.c 和相关头文件ds18b20.h

1. void DS18B20_IO_IN(void){
   2 b/ m+ o( ^# R5 {
2.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   % e6 e6 z9 D/ ]3 D; J( F& W) T
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   ; L5 o/ h! M# L
6. }
   - b* `+ S; L2 C. U/ {. V! x7 @$ O
7. 
   % B, j, n% t, Z* R( B. ?0 P
8. void DS18B20_IO_OUT(void){
   & K- v6 D2 m' m& l' @, b* F. e) q
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   # e) w. L/ P' O2 O: z8 s
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    9 w/ u# e' O7 B4 X3 Q  I# e
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    
14. }
    
15. 
    . F5 y2 ^& L% s8 N
16. void DS18B20_Rst(void){
    
17.   DS18B20_IO_OUT();
    
18.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    $ [. p9 b8 Y  G' L+ X' @( A
19.   delay_us(750);
    : p- ^9 q, B) ?5 C9 v/ e
20.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    & z/ N* L1 I/ z; G$ ]
21.   delay_us(15);
    
22. }
    ) }, z* s3 \2 P
23.        
    / j* X5 Y, w9 l% C
24. uint8_t DS18B20_Check(void){
    & F( ~- t& R7 V% s; R; [6 ]
25.   uint8_t retry = 0;
      j$ D0 S/ K0 @. p# E. {5 M
26.   DS18B20_IO_IN();
    
27.   while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){
    # F9 n4 L( U' L, x( k$ A6 H
28.     retry++;
    * B% q4 m: {  N5 T- x/ E) y8 _- S
29.     delay_us(1);
    % @7 k+ l3 ]( K8 m9 t4 f
30.   }
    
31.        
    " A5 [* p0 u( p4 d# t
32.   if(retry >= 200)
    
33.     return 1;
    4 z; P( D$ ]" f" i' m
34.   else
    
35.     retry = 0;
    
36.        
    
37.   while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
    2 F  r' a0 F" l+ X
38.     retry++;
    # k% ?. Y) P3 h
39.     delay_us(1);
    * }. o: G/ ~% A# `- i, M
40.   }
    4 P! e+ Y: j0 r8 x. A2 q. [( U
41.        
    
42.   if(retry >= 240)
    5 R# o  c0 K' P3 I! O
43.     return 1;
    
44.        
    
45.   return 0;
    6 B2 v; F- x% c3 j) P( w/ G. _
46. }
    8 g, q9 t. F( N; w6 N4 A1 r2 U
47. 
    * @+ Y2 U) K& U7 ~
48. uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){
    & V2 v" W) M+ ~: j, P
49.   uint8_t data;
    
50.   DS18B20_IO_OUT();
    
51.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    , @6 q" o  Y1 ]# q$ c7 W
52.   delay_us(2);
    * h4 [" y" m# q/ M; M5 P
53.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    ' I5 T( A0 q7 D/ b. h- m0 w% B
54.   DS18B20_IO_IN();
    
55.   delay_us(12);
    
56.        
    $ p; `) G! l. r  ~: i
57.   if(DS18B20_DQ_IN)
    
58.     data = 1;
      p9 N& S1 l* Q. R2 |" N8 b" J
59.   else
    
60.     data = 0;
    % V( M9 p6 y4 |' ~' v8 E
61.        
    
62.   delay_us(50);
    ; d( u! l! i- \
63.   return data;
    $ y# X: ^& k9 A' d: r
64. }
    
65. 
    1 R1 z5 o6 t, u& k6 }, M
66. uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
    
67.   uint8_t i,j,data;
    
68.   data = 0;
    
69.   for(i=1;i<=8;i++){
    3 @9 W6 B: {# {! u5 R8 a2 T
70.     j = DS18B20_Read_Bit();
    , c# T0 t: \5 q. D+ D" N6 d
71.     data = (j<<7)|(data>>1);
    
72.   }
    
73.   return data;
    . M% s: Q% k% u
74. }
    
75. 
    2 ?" x; B9 Z5 `
76. void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
    % U; Z8 Z( l1 n
77.   uint8_t j;
    / u( Y3 Z% d6 q! m& x* [7 Z
78.   uint8_t testb;
    
79.   DS18B20_IO_OUT();
    
80.   for(j=1;j<=8;j++){
    
81.     testb=data&0x01;
    
82.     data=data>>1;
    ( c8 A: k/ k! w% _
83.     if(testb){
    
84.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
85.       delay_us(2);
    * D- Q2 l8 v. J: t9 p
86.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    : `9 C* B, `7 `
87.       delay_us(60);
    
88.     }else{
    + K" e+ |. o, d, y5 I
89.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    9 I: S8 k' Y' W: g1 w9 t( x
90.       delay_us(60);
    - R* e2 _" e, a( C: ?- \/ Y
91.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
92.       delay_us(2);
    + t/ M& i3 ~6 z: ]' K
93.     }
    2 c" r+ N& Y% f- ?
94.   }
    
95. }
    
96. 
    ! [. [4 a  v  m' W* Y! y
97. void DS18B20_Start(void){
    
98.   DS18B20_Rst();
    
99.   DS18B20_Check();
    ' A# ]; N: ?2 \+ Z' n
100.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     
101.   DS18B20_Write_Byte(0x44);
     
102. }
     0 U, Z3 _* ~, `' t0 X
103. 
     ' Z4 _: u, I7 `- P% I$ \6 B, j; S- `6 Q! k
104. uint8_t DS18B20_Init(void){
     
105.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     
106.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
     9 t. U4 o5 B, i. w/ \
107.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     6 F* x3 b8 F8 o3 [* A& [$ ]8 P& C
108.   GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
     
109.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     : T6 i  D, z5 {! n, L
110.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
     5 g7 o8 y( A$ H3 D
111.        
     0 v1 F0 A8 d5 }& r& @! P' U
112.   DS18B20_Rst();
     6 O# ~, F, `2 q7 e8 P6 D% M
113.   return DS18B20_Check();
     # ~$ z. O& _0 {" i: S
114. }
     " e, p9 D  S2 L. s7 {/ L
115. 
     
116. short DS18B20_Get_Temperature(void){
     
117.   uint8_t temp;
     
118.   uint8_t TL,TH;
     ) p0 A. ?7 w. E5 {1 ]  h/ d5 K. `1 G- R
119.   short temperature;
     ' e! m0 \2 c0 s1 d; x
120.        
     
121.   DS18B20_Start();
     
122.   DS18B20_Rst();
     " N. J" B0 ]; x6 d5 Z+ Y8 \
123.   DS18B20_Check();
     
124.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     & q1 M% ]; c! ^/ W  [; H" @& C
125.   DS18B20_Write_Byte(0xbe);
     ; O* `9 h. v: @/ M$ t
126.   TL = DS18B20_Read_Byte();
     5 ~. j0 F! z' q( A  x
127.   TH = DS18B20_Read_Byte();
     
128.        
     
129.   if(TH>7){
     
130.     TH = ~TH;
     , I5 s7 {6 B: @9 o1 t# D# i
131.     TL = ~TL;
       Y' `- G) a) r) w" ~0 v5 ]: \8 m  S
132.     temp = 0;
     " g% D5 O. b6 P* ^2 ~
133.   }else
     : Q: e# I* ~1 k/ |. I
134.     temp = 1;
     + ]( ^% S9 e" N1 ^) s
135.        
     & q4 s& W( X9 [" V. V
136.   temperature = TH;
     + v! l9 v/ p7 c- Z1 t" i  W8 f* b
137.   temperature <<= 8;
     
138.   temperature += TL;
     0 s1 I$ {. s9 K; s6 |5 L3 [
139.   temperature = (float)temperature*0.625;
     / i4 ?& j9 n  R& k
140.   if(temperature)
     * ~, h  A0 e7 A' T. d8 H" B& {
141.     return temperature;
     
142.   else
     
143.     return -temperature;
     
144. }

复制代码

➡️ 在main.c文件下编写ds18b20测试代码
3 \, v- x+ y* D! |

1. int main(void){
   3 |+ [) T, {3 w* L0 D% M
2.   float temperature;
     o4 v! H4 O6 Y7 G" h: |  H. J
3.   HAL_Init();
   
4.   SystemClock_Config();
   
5.   MX_GPIO_Init();
   
6.   MX_TIM7_Init();
   $ z9 F  z( ~; R  t- [, ^6 _& v! @% [
7.   MX_USART1_UART_Init();
   % k! y  t& }! s7 D* i' t
8.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   $ ^2 p7 y1 u& J; g' ?, N* _" R% T
9.   while(DS18B20_Init()){
   
10.     printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");
    
11.     HAL_Delay(500);
    
12.   }
    $ I: U0 d& y$ `! E
13.   printf("DS18B20 checked success!!!\r\n");
    
14.   /* USER CODE END 2 */
    ; T8 c' u9 I: o4 z  Y& k7 y: }* x% B
15.   while (1){
    # r0 V' s7 x1 b+ L0 u  I$ ^4 a
16.     temperature = DS18B20_Get_Temperature();
    . D; ]7 H0 C8 H& J  Y. D( p) Q
17.     if(temperature < 0)
    
18.       printf("temperature = -%.2f degree\r\n",temperature/10);
    
19.     else
    
20.       printf("temperature = %.2f degree\r\n",temperature/10);
    
21.                
    
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    9 [9 e1 A: R1 {3 M0 D1 L
23.     HAL_Delay(200);
    
24.   }
    
25. }

复制代码

- u2 s& q+ A* q. K5 S: [) f4.下载验证
编译无误下载到开发板后，可以看到D1指示灯不断闪烁，串口不断打印出当前温度值
$ H, b, q( n4 V+ G
1 n7 v; v# R- F- X: A, O1 p2 q  D
, Y% M$ a. g4 v/ r- `
+ ?# g: _4 c/ P
  n( L6 O9 ~% @转载自： 嵌入式攻城狮
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