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[导读] 把DS18B20的驱动移植到STM32上来。

 把DS18B20的驱动移植到STM32上来

下面说下几个关键点吧:

首先是延时的问题,STM32上若用软件延时的话不太好算时间,所以要么用定时器要么用SysTick这个定时器来完成延时的计算。相比之下用SysTick来的简单方便点。

接着是STM32 IO脚的配置问题,因为51是双向的IO,所以作为输入输出都比较方便。STM32的IO是准双向的IO,网上查了下资料,说将STM32的IO配置成开漏输出,然后外接上拉即可实现双向IO。于是我也按规定做了,但调了老半天都不成功,是因为DS18B20没有响应的信号。在烦躁之际只有试下将接DQ的IO分别拉低和拉高看能不能读入正确的信号。结果果然是读入数据不对,原来我将IO配成开漏输出后相当然的以为读数据是用GPIO_ReadOutputDataBit(),这正是问题所在,后来将读入的函数改为GPIO_ReadInputDataBit()就OK了。现在温度是现实出来了,但跟我家里那台德胜收音机上显示的温度相差2度,都不知道是哪个准了,改天再找个温度计验证下。

下面引用一段DS18B20的时序描述,写的很详细:

DS18B20的控制流程

根据DS18B20的通信协议,DS18B20只能作为从机,而单片机系统作为主机,单片机控制DS18B20完成一次温度转换必须经过3个步骤:复位、发送ROM指令、发送RAM指令。每次对DS18B20的操作都要进行以上三个步骤。

复位过程为:单片机将数据线拉低至少480uS,然后释放数据线,等待15-60uS让DS18B20接收信号,DS18B20接收到信号后,会把数据线拉低60-240uS,主机检测到数据线被拉低后标识复位成功;

发送ROM指令:ROM指令表示主机对系统上所接的全部DS18B20进行寻址,以确定对那一个DS18B20进行操作,或者是读取某个DS18B20的ROM序列号。

发送RAM指令:RAM指令用于单片机对DS18B20内部RAM进行操作,如读取寄存器的值,或者设置寄存器的值。

具体的RAM和RAM指令请查阅DS18B20的数据手册。下面简单介绍:

1、ROM操作命令:DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口,必须在先完成ROM设定,否则记忆和控制功能将无法使用。一旦总线检测到从属器件的存在,它便可以发出器件ROM操作指令,所有ROM操作指令均为8位长度,主要提供以下功能命令:

1 )读ROM(指令码0X33H):当总线上只有一个节点(器件)时,读此节点的64位序列号。如果总线上存在多于一个的节点,则此指令不能使用。

2 )ROM匹配(指令码0X55H):此命令后跟64位的ROM序列号,总线上只有与此序列号相同的DS18B20才会做出反应;该指令用于选中某个DS18B20,然后对该DS18B20进行读写操作。

3 )搜索ROM(指令码0XF0H):用于确定接在总线上DS18B20的个数和识别所有的64位ROM序列号。当系统开始工作,总线主机可能不知道总线上的器件个数或者不知道其64位ROM序列号,搜索命令用于识别所有连接于总线上的64位ROM序列号。

4 )跳过ROM(指令码0XCCH):此指令只适合于总线上只有一个节点;该命令通过允许总线主机不提供64位ROM序列号而直接访问RAM,以节省操作时间。

5 )报警检查(指令码0XECH):此指令与搜索ROM指令基本相同,差别在于只有温度超过设定的上限或者下限值的DS18B20才会作出响应。只要DS18B20一上电,告警条件就保持在设置状态,直到另一次温度测量显示出非告警值,或者改变TH或TL的设置使得测量值再一次位于允许的范围之内。储存在EEPROM内的触发器用于告警。

2、RAM指令

DS18B20有六条RAM命令:

1)温度转换(指令码0X44H):启动DS18B20进行温度转换,结果存入内部RAM。

2)读暂存器(指令码0XBEH):读暂存器9个字节内容,此指令从RAM的第1个字节(字节0)开始读取,直到九个字节(字节8,CRC值)被读出为止。如果不需要读出所有字节的内容,那么主机可以在任何时候发出复位信号以中止读操作。

3)写暂存器(指令码0X4EH):将上下限温度报警值和配置数据写入到RAM的2、3、4字节,此命令后跟需要些入到这三个字节的数据。

4)复制暂存器(指令码0X48H):把暂存器的2、3、4字节复制到EEPROM中,用以掉电保存。

5)重新调E2RAM(指令码0XB8H):把EEROM中的温度上下限及配置字节恢复到RAM的2、3、4字节,用以上电后恢复以前保存的报警值及配置字节。

6)读电源供电方式(指令码0XB4H):启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU。对于在此命令送至DS18B20后所发出的第一次读出数据的时间片,器件都会给出其电源方式的信号。“0”表示寄生电源供电。“1”表示外部电源供电。

下面是结合实际测试总结出来的DS18B20的操作流程:

1、DS18B20的初始化

(1) 先将数据线置高电平“1”。

(2) 延时(该时间要求的不是很严格,但是尽可能的短一点)。

(3) 数据线拉到低电平“0”。

(4) 延时490微秒(该时间的时间范围可以从480到960微秒)。

(5) 数据线拉到高电平“1”。

(6)延时等待(如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在,但是应注意不能无限的进行等待,不然会使程序进入死循环,所以要进行超时控制)。

(7)若CPU读到了数据线上的低电平“0”后,还要做延时,其延时的时间从发出的高电平算起(第(5)步的时间算起)最少要480微秒。

(8) 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。

2、DS18B20的写操作

(1) 数据线先置低电平“0”。

(2) 延时确定的时间为2(小于15)微秒。

(3) 按从低位到高位的顺序发送字节(一次只发送一位)。

(4) 延时时间为62(大于60)微秒。

(5) 将数据线拉到高电平,延时2(小于15)微秒。

(6) 重复上(1)到(6)的操作直到所有的字节全部发送完为止。

(7) 最后将数据线拉高。

3、 DS18B20的读操作

(1)将数据线拉高“1”。

(2)延时2微秒。

(3)将数据线拉低“0”。

(4)延时2(小于15)微秒。

(5)将数据线拉高“1”,同时端口应为输入状态。

(6)延时4(小于15)微秒。

(7)读数据线的状态得到1个状态位,并进行数据处理。

(8)延时62(大于60)微秒。

顺便把程序也贴上来吧,给大家参考下。

使用的方法:

只要调用一次 ds18b20_start() 来初始化DS18B20,然后每次读温度时直接调用 ds18b20_read()就可以了。如

ds18b20_start();

while(1)

{

for(i=1000000;i>0;i--);

val = ds18b20_read();

}

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//========================================================

// DS18B20.C By ligh

//========================================================

#include "STM32Lib\\stm32f10x.h"

#include "DS18B20.h"

#define EnableINT()

#define DisableINT()

#define DS_PORT GPIOA

#define DS_DQIO GPIO_Pin_1

#define DS_RCC_PORT RCC_APB2Periph_GPIOA

#define DS_PRECISION 0x7f //精度配置寄存器 1f=9位; 3f=10位; 5f=11位; 7f=12位;

#define DS_AlarmTH 0x64

#define DS_AlarmTL 0x8a

#define DS_CONVERT_TICK 1000

#define ResetDQ() GPIO_ResetBits(DS_PORT,DS_DQIO)

#define SetDQ() GPIO_SetBits(DS_PORT,DS_DQIO)

#define GetDQ() GPIO_ReadInputDataBit(DS_PORT,DS_DQIO)

static unsigned char TempX_TAB[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};

void Delay_us(u32 Nus)

{

SysTick->LOAD=Nus*9; //时间加载

SysTick->CTRL|=0x01; //开始倒数

while(!(SysTick->CTRL&(1<<16))); //等待时间到达

SysTick->CTRL=0X00000000; //关闭计数器

SysTick->VAL=0X00000000; //清空计数器

}

unsigned char ResetDS18B20(void)

{

unsigned char resport;

SetDQ();

Delay_us(50);

ResetDQ();

Delay_us(500); //500us (该时间的时间范围可以从480到960微秒)

SetDQ();

Delay_us(40); //40us

//resport = GetDQ();

while(GetDQ());

Delay_us(500); //500us

SetDQ();

return resport;

}

void DS18B20WriteByte(unsigned char Dat)

{

unsigned char i;

for(i=8;i>0;i--)

{

ResetDQ(); //在15u内送数到数据线上,DS18B20在15-60u读数

Delay_us(5); //5us

if(Dat & 0x01)

SetDQ();

else

ResetDQ();

Delay_us(65); //65us

SetDQ();

Delay_us(2); //连续两位间应大于1us

Dat >>= 1;

}

}

unsigned char DS18B20ReadByte(void)

{

unsigned char i,Dat;

SetDQ();

Delay_us(5);

for(i=8;i>0;i--)

{

Dat >>= 1;

ResetDQ(); //从读时序开始到采样信号线必须在15u内,且采样尽量安排在15u的最后

Delay_us(5); //5us

SetDQ();

Delay_us(5); //5us

if(GetDQ())

Dat|=0x80;

else

Dat&=0x7f;

Delay_us(65); //65us

SetDQ();

}

return Dat;

}

void ReadRom(unsigned char *Read_Addr)

{

unsigned char i;

DS18B20WriteByte(ReadROM);

for(i=8;i>0;i--)

{

*Read_Addr=DS18B20ReadByte();

Read_Addr++;

}

}

void DS18B20Init(unsigned char Precision,unsigned char AlarmTH,unsigned char AlarmTL)

{

DisableINT();

ResetDS18B20();

DS18B20WriteByte(SkipROM);

DS18B20WriteByte(WriteScratchpad);

DS18B20WriteByte(AlarmTL);

DS18B20WriteByte(AlarmTH);

DS18B20WriteByte(Precision);

ResetDS18B20();

DS18B20WriteByte(SkipROM);

DS18B20WriteByte(CopyScratchpad);

EnableINT();

while(!GetDQ()); //等待复制完成 ///////////

}

void DS18B20StartConvert(void)

{

DisableINT();

ResetDS18B20();

DS18B20WriteByte(SkipROM);

DS18B20WriteByte(StartConvert);

EnableINT();

}

void DS18B20_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(DS_RCC_PORT, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS_DQIO;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //开漏输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //2M时钟速度

GPIO_Init(DS_PORT, &GPIO_InitStructure);

}

void ds18b20_start(void)

{

DS18B20_Configuration();

DS18B20Init(DS_PRECISION, DS_AlarmTH, DS_AlarmTL);

DS18B20StartConvert();

}

unsigned short ds18b20_read(void)

{

unsigned char TemperatureL,TemperatureH;

unsigned int Temperature;

DisableINT();

ResetDS18B20();

DS18B20WriteByte(SkipROM);

DS18B20WriteByte(ReadScratchpad);

TemperatureL=DS18B20ReadByte();

TemperatureH=DS18B20ReadByte();

ResetDS18B20();

EnableINT();

if(TemperatureH & 0x80)

{

TemperatureH=(~TemperatureH) | 0x08;

TemperatureL=~TemperatureL+1;

if(TemperatureL==0)

TemperatureH+=1;

}

TemperatureH=(TemperatureH<<4)+((TemperatureL&0xf0)>>4);

TemperatureL=TempX_TAB[TemperatureL&0x0f];

//bit0-bit7为小数位,bit8-bit14为整数位,bit15为正负位

Temperature=TemperatureH;

Temperature=(Temperature<<8) | TemperatureL;

DS18B20StartConvert();

return Temperature;

}

//============================================

// DS18B20.H

//============================================

#ifndef __DS18B20_H

#define __DS18B20_H

#define SkipROM 0xCC //跳过ROM

#define SearchROM 0xF0 //搜索ROM

#define ReadROM 0x33 //读ROM

#define MatchROM 0x55 //匹配ROM

#define AlarmROM 0xEC //告警ROM

#define StartConvert 0x44 //开始温度转换,在温度转换期间总线上输出0,转换结束后输出1

#define ReadScratchpad 0xBE //读暂存器的9个字节

#define WriteScratchpad 0x4E //写暂存器的温度告警TH和TL

#define CopyScratchpad 0x48 //将暂存器的温度告警复制到EEPROM,在复制期间总线上输出0,复制完后输出1

#define RecallEEPROM 0xB8 //将EEPROM的温度告警复制到暂存器中,复制期间输出0,复制完成后输出1

#define ReadPower 0xB4 //读电源的供电方式:0为寄生电源供电;1为外部电源供电

void ds18b20_start(void);

unsigned short ds18b20_read(void);

#endif

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