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STM32下DS18B20的驱动程序

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ID:91350 发表于 2015-10-29 19:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
  折腾了一晚上，才把DS18B20的驱动移植到STM32上来。以前在51上使用过单个和多个连接的DS18B20，有现成的程序了，以为很快就能弄好，结果还是被卡住了，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STM32IO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();
}
  1. //========================================================

  3. //        DS18B20.C    By ligh

  5. //========================================================

  7. #include "STM32Lib//stm32f10x.h"
  8. #include "DS18B20.h"



  12. #define EnableINT()
  13. #define DisableINT()

  15. #define DS_PORT   GPIOA
  16. #define DS_DQIO   GPIO_Pin_1
  17. #define DS_RCC_PORT  RCC_APB2Periph_GPIOA
  18. #define DS_PRECISION 0x7f   //精度配置寄存器 1f=9位; 3f=10位; 5f=11位; 7f=12位;
  19. #define DS_AlarmTH  0x64
  20. #define DS_AlarmTL  0x8a
  21. #define DS_CONVERT_TICK 1000

  23. #define ResetDQ() GPIO_ResetBits(DS_PORT,DS_DQIO)
  24. #define SetDQ()  GPIO_SetBits(DS_PORT,DS_DQIO)
  25. #define GetDQ()  GPIO_ReadInputDataBit(DS_PORT,DS_DQIO)


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


  31. void Delay_us(u32 Nus)
  32. {
  33. SysTick->LOAD=Nus*9;          //时间加载      
  34. SysTick->CTRL|=0x01;             //开始倒数   
  35. while(!(SysTick->CTRL&(1<<16))); //等待时间到达
  36. SysTick->CTRL=0X00000000;        //关闭计数器
  37. SysTick->VAL=0X00000000;         //清空计数器     
  38. }



  42. unsigned char ResetDS18B20(void)
  43. {
  44. unsigned char resport;
  45. SetDQ();
  46. Delay_us(50);

  48. ResetDQ();
  49. Delay_us(500);  //500us （该时间的时间范围可以从480到960微秒）
  50. SetDQ();
  51. Delay_us(40);  //40us
  52. //resport = GetDQ();
  53. while(GetDQ());
  54. Delay_us(500);  //500us
  55. SetDQ();
  56. return resport;
  57. }

  59. void DS18B20WriteByte(unsigned char Dat)
  60. {
  61. unsigned char i;
  62. for(i=8;i>0;i--)
  63. {
  64.    ResetDQ();     //在15u内送数到数据线上，DS18B20在15-60u读数
  65.   Delay_us(5);    //5us
  66.   if(Dat & 0x01)
  67.    SetDQ();
  68.   else
  69.    ResetDQ();
  70.   Delay_us(65);    //65us
  71.   SetDQ();
  72.   Delay_us(2);    //连续两位间应大于1us
  73.   Dat >>= 1;
  74. }
  75. }


  78. unsigned char DS18B20ReadByte(void)
  79. {
  80. unsigned char i,Dat;
  81. SetDQ();
  82. Delay_us(5);
  83. for(i=8;i>0;i--)
  84. {
  85.    Dat >>= 1;
  86.     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
  87.   Delay_us(5);   //5us
  88.   SetDQ();
  89.   Delay_us(5);   //5us
  90.   if(GetDQ())
  91.     Dat|=0x80;
  92.   else
  93.    Dat&=0x7f;
  94.   Delay_us(65);   //65us
  95.   SetDQ();
  96. }
  97. return Dat;
  98. }


  101. void ReadRom(unsigned char *Read_Addr)
  102. {
  103. unsigned char i;

  105. DS18B20WriteByte(ReadROM);

  107. for(i=8;i>0;i--)
  108. {
  109.   *Read_Addr=DS18B20ReadByte();
  110.   Read_Addr++;
  111. }
  112. }


  115. void DS18B20Init(unsigned char Precision,unsigned char AlarmTH,unsigned char AlarmTL)
  116. {
  117. DisableINT();
  118. ResetDS18B20();
  119. DS18B20WriteByte(SkipROM);
  120. DS18B20WriteByte(WriteScratchpad);
  121. DS18B20WriteByte(AlarmTL);
  122. DS18B20WriteByte(AlarmTH);
  123. DS18B20WriteByte(Precision);

  125. ResetDS18B20();
  126. DS18B20WriteByte(SkipROM);
  127. DS18B20WriteByte(CopyScratchpad);
  128. EnableINT();

  130. while(!GetDQ());  //等待复制完成 ///////////
  131. }


  134. void DS18B20StartConvert(void)
  135. {
  136. DisableINT();
  137. ResetDS18B20();
  138. DS18B20WriteByte(SkipROM);
  139. DS18B20WriteByte(StartConvert);
  140. EnableINT();
  141. }

  143. void DS18B20_Configuration(void)
  144. {
  145. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  147. RCC_APB2PeriphClockCmd(DS_RCC_PORT, ENABLE);

  149. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS_DQIO;
  150. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //开漏输出
  151. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //2M时钟速度
  152. GPIO_Init(DS_PORT, &GPIO_InitStructure);
  153. }


  156. void ds18b20_start(void)
  157. {
  158. DS18B20_Configuration();
  159. DS18B20Init(DS_PRECISION, DS_AlarmTH, DS_AlarmTL);
  160. DS18B20StartConvert();
  161. }


  164. unsigned short ds18b20_read(void)
  165. {
  166. unsigned char TemperatureL,TemperatureH;
  167. unsigned int  Temperature;

  169. DisableINT();
  170.   ResetDS18B20();
  171. DS18B20WriteByte(SkipROM);
  172. DS18B20WriteByte(ReadScratchpad);
  173. TemperatureL=DS18B20ReadByte();
  174. TemperatureH=DS18B20ReadByte();
  175. ResetDS18B20();
  176. EnableINT();

  178. if(TemperatureH & 0x80)
  179.   {
  180.   TemperatureH=(~TemperatureH) | 0x08;
  181.   TemperatureL=~TemperatureL+1;
  182.   if(TemperatureL==0)
  183.    TemperatureH+=1;
  184.   }

  186. TemperatureH=(TemperatureH<<4)+((TemperatureL&0xf0)>>4);
  187. TemperatureL=TempX_TAB[TemperatureL&0x0f];

  189. //bit0-bit7为小数位，bit8-bit14为整数位，bit15为正负位
  190. Temperature=TemperatureH;
  191. Temperature=(Temperature<<8) | TemperatureL;

  193. DS18B20StartConvert();

  195. return  Temperature;
  196. }





  202. //============================================

  204. //      DS18B20.H

  206. //============================================

  208. #ifndef __DS18B20_H
  209. #define __DS18B20_H

  211. #define  SkipROM    0xCC     //跳过ROM
  212. #define  SearchROM  0xF0  //搜索ROM
  213. #define  ReadROM    0x33  //读ROM
  214. #define  MatchROM   0x55  //匹配ROM
  215. #define  AlarmROM   0xEC  //告警ROM

  217. #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
  218. #define  ReadScratchpad  0xBE  //读暂存器的9个字节
  219. #define  WriteScratchpad 0x4E  //写暂存器的温度告警TH和TL
  220. #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
  221. #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
  222. #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


  225. void ds18b20_start(void);
  226. unsigned short ds18b20_read(void);


  229. #endif
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ID:86421 发表于 2015-11-9 19:50 | 显示全部楼层
写的很好，真是下了功夫了。
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ID:299229 发表于 2018-5-1 20:52 | 显示全部楼层
楼主求程序，我的ds18b20一直检测不到。
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ID:369060 发表于 2018-9-8 19:41 | 显示全部楼层
为什么不行啊
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