代码收藏家 使用STM32F1 HAL库驱动DS18B20温度传感器
目录
DS18B20概述
工程配置
命令手册
单总线协议
初始化时序
写时序
读时序
读取温度
驱动附录
DS18B20概述
DS18B20是一款单总线（one wire）芯片，因此其DQ引脚与单片机相连的IO口既要是输入也要是输出，cubeMX的初始化引脚设置只能选择其一，这里我们使用手动配置引脚。
工程配置
先用cubeMX生成一个工程模板，初始化时钟等等。
命令手册
这里有两个重要的指令，0x44表示触发芯片进行温度转化，0xbe表示请求读取温度转化后的值。
还有一个常用指令为0xCC，意义是跳过读取芯片ROM而节约时间。
单总线协议
由于是单总线协议，要想写指令，收数据都要遵循其标准，下面查看其时序
初始化时序
单片机将DQ线拉低480us至960us后释放总线，ds18b20检测到总线电平变化，会等待15-60us，这段时间总线电平被电阻拉高，然后ds18b20会将总线拉低60-240us，作为应答信号，表明总线上存在ds18b20芯片。然后ds18b20释放总线，电阻将总线拉高。
整个过程为初始化
代码如下
void onewire_init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay_us(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay_us(50);
onewire_release();
HAL_Delay_us(500);
}用逻辑分析仪检测如下
实际应答时间约为110us
写时序
写时序分为写0时序和写1时序.
写0时序
单片机拉低总线，产生一个下降沿并保持总线低电平60us-120us，在这期间，18b20会在下降沿出现后大约15us-60us内读取总线电平。然后单片机释放总线，由上拉电阻拉高，直至下一次写时序，这段时间为恢复时间，需要大于1us
写1时序
单片机拉低总线，产生一个下降沿并保持总线低电平1-15us，在这期间，18b20会在下降沿出现后大约15us-60us内读取总线电平。然后单片机释放总线，由上拉电阻拉高，直至下一次写时序，这段时间为恢复时间，需要大于1us
void onewire_write(uint8_t dat)
{
onewire_hold();
if(dat==0)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay_us(60);
onewire_release();
HAL_Delay_us(2);
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay_us(2);
onewire_release();
HAL_Delay_us(60);
}
}
读时序
读时序分为读0时序和读1时序
读0时序
单片机拉低总线并至少保持1us的总线低电平，然后释放总线，此时总线电平将由18b20决定，单片机在下降沿后15us处读取总线电平值，为低电平
读1时序
单片机拉低总线并至少保持1us的总线低电平，然后释放总线，此时总线电平将由18b20决定，单片机在下降沿后15us处读取总线电平值，为高电平
uint8_t onewire_read()
{
uint8_t t;
onewire_hold();
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay_us(2);
onewire_release();
HAL_Delay_us(12);
t=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_9);
HAL_Delay_us(50);
return t;
}读取温度
float ds18b20_getTemp()
{
uint16_t temp;
float value;
uint8_t lsb,msb;
onewire_init();
onewire_sendbyte(0xcc);
onewire_sendbyte(0x44);
HAL_Delay(750);
onewire_init();
onewire_sendbyte(0xcc);
onewire_sendbyte(0xbe);
lsb=onewire_readbyte();
msb=onewire_readbyte();
temp=msb;
temp=(temp<<8)+lsb;
if((temp&0xf800)==0xf800)
{
temp=(~temp)+1;
value=temp*(-0.0625);
}
else
{
value=temp*0.0625;
}
return value;
}逻辑分析仪波形
上图为开启温度转化的引脚逻辑电平变化
上图为读取温度值
读取到的值为0000 0001 1011 1110
由图可知为16*1+8*1+2*1+1*1+0.5+0.25+0.125=27.875°C
与串口显示温度值一致
至此，ds18b20的温度转化，温度读取已经完成
驱动附录
onewire.c
#include "onewire.h"
void HAL_Delay_us(uint32_t nus)
{
uint32_t ticks;
uint32_t told,tnow,tcnt=0;
uint32_t reload=SysTick->LOAD;
ticks=nus*72;
told=SysTick->VAL;
while(1)
{
tnow=SysTick->VAL;
if(tnow!=told)
{
if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;
else tcnt+=reload-tnow+told;
told=tnow;
if(tcnt>=ticks)break;
}
}
}
void onewire_release()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
}
void onewire_hold()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
}
void onewire_init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay_us(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay_us(50);
onewire_release();
HAL_Delay_us(500);
}
void onewire_write(uint8_t dat)
{
onewire_hold();
if(dat==0)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay_us(60);
onewire_release();
HAL_Delay_us(2);
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay_us(2);
onewire_release();
HAL_Delay_us(60);
}
}
uint8_t onewire_read()
{
uint8_t t;
onewire_hold();
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay_us(2);
onewire_release();
HAL_Delay_us(12);
t=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_9);
HAL_Delay_us(50);
return t;
}
void onewire_sendbyte(uint8_t dat)
{
uint8_t i;
for(i=0;i<8;i++)
{
if((dat&0x01)==1)
onewire_write(1);
else
onewire_write(0);
dat=dat>>1;
}
}
uint8_t onewire_readbyte(void) // read one byte
{
uint8_t i,j,dat;
dat=0;
for (i=1;i<=8;i++)
{
j=onewire_read();
dat=(j<<7)|(dat>>1);
}
return dat;
}onewire.h
#ifndef ONEWIRE_H
#define ONEWIRE_H
#include "main.h"
void onewire_init();
void onewire_write(uint8_t dat);
uint8_t onewire_read();
uint8_t onewire_readbyte(void);
void onewire_sendbyte(uint8_t dat);
#endifds18b20.c
#include "ds18b20.h"
#include "onewire.h"
void ds18b20_init()
{
onewire_init();
}
float ds18b20_getTemp()
{
uint16_t temp;
float value;
uint8_t lsb,msb;
onewire_init();
onewire_sendbyte(0xcc);
onewire_sendbyte(0x44);
HAL_Delay(750);
onewire_init();
onewire_sendbyte(0xcc);
onewire_sendbyte(0xbe);
lsb=onewire_readbyte();
msb=onewire_readbyte();
temp=msb;
temp=(temp<<8)+lsb;
if((temp&0xf800)==0xf800)
{
temp=(~temp)+1;
value=temp*(-0.0625);
}
else
{
value=temp*0.0625;
}
return value;
}ds18b20.h
#ifndef DS18B20_H
#define DS18B20_H
#include "main.h"
void ds18b20_init();
float ds18b20_getTemp();
#endif作者：田甲
