STM32制作DS18B20温度传感器.docx
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STM32制作DS18B20温度传感器
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();
}
[cpp]viewplaincopyprint?
1//========================================================
2
3//DS18B20.CByligh
4
5//========================================================
6
7#include"STM32Lib//stm32f10x.h"
8#include"DS18B20.h"
9
10
11
12#defineEnableINT()
13#defineDisableINT()
14
15#defineDS_PORTGPIOA
16#defineDS_DQIOGPIO_Pin_1
17#defineDS_RCC_PORTRCC_APB2Periph_GPIOA
18#defineDS_PRECISION0x7f//精度配置寄存器1f=9位;3f=10位;5f=11位;7f=12位;
19#defineDS_AlarmTH0x64
20#defineDS_AlarmTL0x8a
21#defineDS_CONVERT_TICK1000
22
23#defineResetDQ()GPIO_ResetBits(DS_PORT,DS_DQIO)
24#defineSetDQ()GPIO_SetBits(DS_PORT,DS_DQIO)
25#defineGetDQ()GPIO_ReadInputDataBit(DS_PORT,DS_DQIO)
26
27
28staticunsignedcharTempX_TAB[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};
29
30
31voidDelay_us(u32Nus)
32{
33SysTick->LOAD=Nus*9;//时间加载
34SysTick->CTRL|=0x01;//开始倒数
35while(!
(SysTick->CTRL&(1<<16)));//等待时间到达
36SysTick->CTRL=0X00000000;//关闭计数器
37SysTick->VAL=0X00000000;//清空计数器
38}
39
40
41
42unsignedcharResetDS18B20(void)
43{
44unsignedcharresport;
45SetDQ();
46Delay_us(50);
47
48ResetDQ();
49Delay_us(500);//500us(该时间的时间范围可以从480到960微秒)
50SetDQ();
51Delay_us(40);//40us
52//resport=GetDQ();
53while(GetDQ());
54Delay_us(500);//500us
55SetDQ();
56returnresport;
57}
58
59voidDS18B20WriteByte(unsignedcharDat)
60{
61unsignedchari;
62for(i=8;i>0;i--)
63{
64ResetDQ();//在15u内送数到数据线上,DS18B20在15-60u读数
65Delay_us(5);//5us
66if(Dat&0x01)
67SetDQ();
68else
69ResetDQ();
70Delay_us(65);//65us
71SetDQ();
72Delay_us
(2);//连续两位间应大于1us
73Dat>>=1;
74}
75}
76
77
78unsignedcharDS18B20ReadByte(void)
79{
80unsignedchari,Dat;
81SetDQ();
82Delay_us(5);
83for(i=8;i>0;i--)
84{
85Dat>>=1;
86ResetDQ();//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
87Delay_us(5);//5us
88SetDQ();
89Delay_us(5);//5us
90if(GetDQ())
91Dat|=0x80;
92else
93Dat&=0x7f;
94Delay_us(65);//65us
95SetDQ();
96}
97returnDat;
98}
99
100
101voidReadRom(unsignedchar*Read_Addr)
102{
103unsignedchari;
104
105DS18B20WriteByte(ReadROM);
106
107for(i=8;i>0;i--)
108{
109*Read_Addr=DS18B20ReadByte();
110Read_Addr++;
111}
112}
113
114
115voidDS18B20Init(unsignedcharPrecision,unsignedcharAlarmTH,unsignedcharAlarmTL)
116{
117DisableINT();
118ResetDS18B20();
119DS18B20WriteByte(SkipROM);
120DS18B20WriteByte(WriteScratchpad);
121DS18B20WriteByte(AlarmTL);
122DS18B20WriteByte(AlarmTH);
123DS18B20WriteByte(Precision);
124
125ResetDS18B20();
126DS18B20WriteByte(SkipROM);
127DS18B20WriteByte(CopyScratchpad);
128EnableINT();
129
130while(!
GetDQ());//等待复制完成///////////
131}
132
133
134voidDS18B20StartConvert(void)
135{
136DisableINT();
137ResetDS18B20();
138DS18B20WriteByte(SkipROM);
139DS18B20WriteByte(StartConvert);
140EnableINT();
141}
142
143voidDS18B20_Configuration(void)
144{
145GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
146
147RCC_APB2PeriphClockCmd(DS_RCC_PORT,ENABLE);
148
149GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=DS_DQIO;
150GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_OD;//开漏输出
151GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//2M时钟速度
152GPIO_Init(DS_PORT,&GPIO_InitStructure);
153}
154
155
156voidds18b20_start(void)
157{
158DS18B20_Configuration();
159DS18B20Init(DS_PRECISION,DS_AlarmTH,DS_AlarmTL);
160DS18B20StartConvert();
161}
162
163
164unsignedshortds18b20_read(void)
165{
166unsignedcharTemperatureL,TemperatureH;
167unsignedintTemperature;
168
169DisableINT();
170ResetDS18B20();
171DS18B20WriteByte(SkipROM);
172DS18B20WriteByte(ReadScratchpad);
173TemperatureL=DS18B20ReadByte();
174TemperatureH=DS18B20ReadByte();
175ResetDS18B20();
176EnableINT();
177
178if(TemperatureH&0x80)
179{
180TemperatureH=(~TemperatureH)|0x08;
181TemperatureL=~TemperatureL+1;
182if(TemperatureL==0)
183TemperatureH+=1;
184}
185
186TemperatureH=(TemperatureH<<4)+((TemperatureL&0xf0)>>4);
187TemperatureL=TempX_TAB[TemperatureL&0x0f];
188
189//bit0-bit7为小数位,bit8-bit14为整数位,bit15为正负位
190Temperature=TemperatureH;
191Temperature=(Temperature<<8)|TemperatureL;
192
193DS18B20StartConvert();
194
195returnTemperature;
196}
197
198
199
200
201
202//============================================
203
204//DS18B20.H
205
206//============================================
207
208#ifndef__DS18B20_H
209#define__DS18B20_H
210
211#defineSkipROM0xCC//跳过ROM
212#defineSearchROM0xF0//搜索ROM
213#defineReadROM0x33//读ROM
214#defineMatchROM0x55//匹配ROM
215#defineAlarmROM0xEC//告警ROM
216
217#defineStartConvert0x44//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#defineReadScratchpad0xBE//读暂存器的9个字节
219#defineWriteScratchpad0x4E//写暂存器的温度告警TH和TL
220#defineCopyScratchpad0x48//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#defineRecallEEPROM0xB8//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#defineReadPower0xB4//读电源的供电方式:
0为寄生电源供电;1为外部电源供电
223
224
225voidds18b20_start(void);
226unsignedshortds18b20_read(void);
227
228
229#endif
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