STM32下DS18B20的驅動程序

ID:91350 · 發表于 2015-10-29 19:11

折騰了一晚上，才把DS18B20的驅動移植到STM32上來。以前在51上使用過單個和多個連接的DS18B20，有現成的程序了，以為很快就能弄好，結果還是被卡住了，下面說下幾個關鍵點吧：
首先是延時的問題，STM32上若用軟件延時的話不太好算時間，所以要么用定時器要么用SysTick這個定時器來完成延時的計算。相比之下用SysTick來的簡單方便點。
接著是STM32IO腳的配置問題，因為51是雙向的IO，所以作為輸入輸出都比較方便。STM32的IO是準雙向的IO，網上查了下資料，說將STM32的IO配置成開漏輸出，然后外接上拉即可實現雙向IO。于是我也按規定做了，但調了老半天都不成功，是因為DS18B20沒有響應的信號。在煩躁之際只有試下將接DQ的IO分別拉低和拉高看能不能讀入正確的信號。結果果然是讀入數據不對，原來我將IO配成開漏輸出后相當然的以為讀數據是用GPIO_ReadOutputDataBit()，這正是問題所在，后來將讀入的函數改為GPIO_ReadInputDataBit()就OK了。現在溫度是現實出來了，但跟我家里那臺德勝收音機上顯示的溫度相差2度，都不知道是哪個準了，改天再找個溫度計驗證下。
下面引用一段DS18B20的時序描述，寫的很詳細:
DS18B20的控制流程
根據DS18B20的通信協議，DS18B20只能作為從機，而單片機系統作為主機，單片機控制DS18B20完成一次溫度轉換必須經過3個步驟：復位、發送ROM指令、發送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：單片機將數據線拉低至少480uS，然后釋放數據線，等待15-60uS讓DS18B20接收信號，DS18B20接收到信號后，會把數據線拉低60-240uS，主機檢測到數據線被拉低后標識復位成功；
發送ROM指令：ROM指令表示主機對系統上所接的全部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點（器件）時，讀此節點的64位序列號。如果總線上存在多于一個的節點，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的個數和識別所有的64位ROM序列號。當系統開始工作，總線主機可能不知道總線上的器件個數或者不知道其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，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內的觸發器用于告警。

2、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個字節內容，此指令從RAM的第1個字節（字節0）開始讀取，直到九個字節（字節8，CRC值）被讀出為止。如果不需要讀出所有字節的內容，那么主機可以在任何時候發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據寫入到RAM的2、3、4字節，此命令后跟需要些入到這三個字節的數據。

　　4)復制暫存器（指令碼0X48H）：把暫存器的2、3、4字節復制到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恢復到RAM的2、3、4字節，用以上電后恢復以前保存的報警值及配置字節。

6)讀電源供電方式（指令碼0XB4H）：啟動DS18B20發送電源供電方式的信號給主CPU。對于在此命令送至DS18B20后所發出的第一次讀出數據的時間片，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。

下面是結合實際測試總結出來的DS18B20的操作流程：

1、DS18B20的初始化

　　（1）先將數據線置高電平“1”。

　　（2）延時（該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一點）。

　　（3）數據線拉到低電平“0”。

　　（4）延時490微秒（該時間的時間范圍可以從480到960微秒）。

　　（5）數據線拉到高電平“1”。

　　（6）延時等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時間之內產生一個由DS18B20所返回的低電平“0”。據該狀態可以來確定它的存在，但是應注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環，所以要進行超時控制）。

　　（7）若CPU讀到了數據線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間從發出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。

　　（8）將數據線再次拉高到高電平“1”后結束。　　

　　2、DS18B20的寫操作

　　（1）數據線先置低電平“0”。

　　（2）延時確定的時間為2(小于15)微秒。

　　（3）按從低位到高位的順序發送字節（一次只發送一位）。

　　（4）延時時間為62（大于60）微秒。

　　（5）將數據線拉到高電平，延時2(小于15)微秒。

　　（6）重復上（1）到（6）的操作直到所有的字節全部發送完為止。

　　（7）最后將數據線拉高。　　

　　3、 DS18B20的讀操作

　　（1）將數據線拉高“1”。

　　（2）延時2微秒。

　　（3）將數據線拉低“0”。

　　（4）延時2（小于15）微秒。

　　（5）將數據線拉高“1”，同時端口應為輸入狀態。

　　（6）延時4（小于15）微秒。

　　（7）讀數據線的狀態得到1個狀態位，并進行數據處理。

　　（8）延時62（大于60）微秒。

順便把程序也貼上來吧，給大家參考下。

使用的方法：

只要調用一次ds18b20_start() 來初始化DS18B20，然后每次讀溫度時直接調用ds18b20_read()就可以了。如

ds18b20_start()；
while(1)
{
for(i=1000000;i>0;i--);
val =ds18b20_read();
}

//========================================================
// 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; //時間加載
SysTick->CTRL|=0x01; //開始倒數
while(!(SysTick->CTRL&(1<<16))); //等待時間到達
SysTick->CTRL=0X00000000; //關閉計數器
SysTick->VAL=0X00000000; //清空計數器
}
unsigned char ResetDS18B20(void)
{
unsigned char resport;
SetDQ();
Delay_us(50);
ResetDQ();
Delay_us(500); //500us （該時間的時間范圍可以從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內送數到數據線上，DS18B20在15-60u讀數
Delay_us(5); //5us
if(Dat & 0x01)
SetDQ();
else
ResetDQ();
Delay_us(65); //65us
SetDQ();
Delay_us(2); //連續兩位間應大于1us
Dat >>= 1;
}
}
unsigned char DS18B20ReadByte(void)
{
unsigned char i,Dat;
SetDQ();
Delay_us(5);
for(i=8;i>0;i--)
{
Dat >>= 1;
ResetDQ(); //從讀時序開始到采樣信號線必須在15u內，且采樣盡量安排在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()); //等待復制完成 ///////////
}
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; //開漏輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //2M時鐘速度
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為小數位，bit8-bit14為整數位，bit15為正負位
Temperature=TemperatureH;
Temperature=(Temperature<<8) | TemperatureL;
DS18B20StartConvert();
return Temperature;
}
//============================================
// DS18B20.H
//============================================
#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H
#define SkipROM 0xCC //跳過ROM
#define SearchROM 0xF0 //搜索ROM
#define ReadROM 0x33 //讀ROM
#define MatchROM 0x55 //匹配ROM
#define AlarmROM 0xEC //告警ROM
#define StartConvert 0x44 //開始溫度轉換，在溫度轉換期間總線上輸出0，轉換結束后輸出1
#define ReadScratchpad 0xBE //讀暫存器的9個字節
#define WriteScratchpad 0x4E //寫暫存器的溫度告警TH和TL
#define CopyScratchpad 0x48 //將暫存器的溫度告警復制到EEPROM，在復制期間總線上輸出0，復制完后輸出1
#define RecallEEPROM 0xB8 //將EEPROM的溫度告警復制到暫存器中，復制期間輸出0，復制完成后輸出1
#define ReadPower 0xB4 //讀電源的供電方式：0為寄生電源供電；1為外部電源供電
void ds18b20_start(void);
unsigned short ds18b20_read(void);
#endif

復制代碼

ID:86421 · 發表于 2015-11-9 19:50

寫的很好，真是下了功夫了。

ID:299229 · 發表于 2018-5-1 20:52

樓主求程序，我的ds18b20一直檢測不到。

ID:369060 · 發表于 2018-9-8 19:41

為什么不行啊

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STM32下DS18B20的驅動程序

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