STM32制作DS18B20 温度传感器解析

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();

}

[cpp]view plaincopy

1//========================================================

2

3// DS18B20.C By ligh

4

5//========================================================

6

7#include "STM32Lib//stm32f10x.h"

8#include "DS18B20.h"

9

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11

12#define EnableINT()

13#define DisableINT()

14

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

22

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)

26

27

28static unsigned char

TempX_TAB[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,

0x08,0x09,0x09};

29

30

31void Delay_us(u32 Nus)

32{

33 SysTick->LOAD=Nus*9; //时间加载

34 SysTick->CTRL|=0x01; //开始倒数

35while(!(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}

39

40

41

42unsigned char ResetDS18B20(void)

43{

44 unsigned char resport;

45 SetDQ();

46 Delay_us(50);

47

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();

53while(GetDQ());

54 Delay_us(500); //500us

55 SetDQ();

56return resport;

57}

58

59void DS18B20WriteByte(unsigned char Dat)

60{

61 unsigned char i;

62for(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

66if(Dat & 0x01)

67 SetDQ();

68else

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}

76

77

78unsigned char DS18B20ReadByte(void)

79{

80 unsigned char i,Dat;

81 SetDQ();

82 Delay_us(5);

83for(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

90if(GetDQ())

91 Dat|=0x80;

92else

93 Dat&=0x7f;

94 Delay_us(65); //65us

95 SetDQ();

96 }

97return Dat;

98}

99

100

101void ReadRom(unsigned char *Read_Addr)

102{

103 unsigned char i;

104

105 DS18B20WriteByte(ReadROM);

106

107for(i=8;i>0;i--)

108 {

109 *Read_Addr=DS18B20ReadByte();

110 Read_Addr++;

111 }

112}

113

114

115void 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);

124

125 ResetDS18B20();

126 DS18B20WriteByte(SkipROM);

127 DS18B20WriteByte(CopyScratchpad);

128 EnableINT();

129

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

131}

132

133

134void DS18B20StartConvert(void)

135{

136 DisableINT();

137 ResetDS18B20();

138 DS18B20WriteByte(SkipROM);

139 DS18B20WriteByte(StartConvert);

140 EnableINT();

141}

142

143void DS18B20_Configuration(void)

144{

145 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

146

147 RCC_APB2PeriphClockCmd(DS_RCC_PORT, ENABLE);

148

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}

154

155

156void ds18b20_start(void)

157{

158 DS18B20_Configuration();

159 DS18B20Init(DS_PRECISION, DS_AlarmTH, DS_AlarmTL);

160 DS18B20StartConvert();

161}

162

163

164unsigned short ds18b20_read(void)

165{

166 unsigned char TemperatureL,TemperatureH;

167 unsigned int Temperature;

168

169 DisableINT();

170 ResetDS18B20();

171 DS18B20WriteByte(SkipROM);

172 DS18B20WriteByte(ReadScratchpad);

173 TemperatureL=DS18B20ReadByte();

174 TemperatureH=DS18B20ReadByte();

175 ResetDS18B20();

176 EnableINT();

177

178if(TemperatureH & 0x80)

179 {

180 TemperatureH=(~TemperatureH) | 0x08;

181 TemperatureL=~TemperatureL+1;

182if(TemperatureL==0)

183 TemperatureH+=1;

184 }

185

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

188

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;

192

193 DS18B20StartConvert();

194

195return Temperature;

196}

197

198

199

200

201

202//============================================

203

204// DS18B20.H

205

206//============================================

207

208#ifndef __DS18B20_H

209#define __DS18B20_H

210

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

216

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

223

224

225void ds18b20_start(void);

226unsigned short ds18b20_read(void);

227

228

229#endif