STM32串口实现1-wire（一）

STM32串口实现1-wire（一）

接线

只需要将STM32的串口的TX线和18B20的DQ相连接，通过4.7K上拉电阻让TX线拉到3.3V即可（PS：就不贴图了）。

实现原理分析

• STM32支持单线半双工通信，看手册大概是说内部TX和RX相连接。也就是发出去的数据能够直接收到。在TX线上没有连接任何设备时发生什么就能接收到什么。
• 串口TTL起始位为低电平，空闲位高电平，这个和1-wire一样。
• 串口1btye数据包括1bit起始位（低电平）、8个数据位、1停止位（高电平）。可以通过串口1byte模拟出1-wire的1bit。
• 1-wire协议写信令，整个写需要60-120us，设备（18B20）在15-60us进行采样。如果将串口的波特率设置成115200，每个bit时间为1000000/115200=8.6us，串口1btye有9位数据组合成t=8.6*9=78us，刚好在1-wire协议范围内，并且采样时间在15-60us，8.6us（串口起始信号）还没有开始采样，通过控制串口发送的数据可以完成写0或者写1。如果串口发生0x00数据，就是1-wire写0信令，如果串口发生0xFF数据，就是1-wire写1信令。
• 1-wire协议读信令，串口发送0xFF，如果串口收到还是0xFF（单线半双工模式，TX和RX内部连接），那么就是读取1，或者就是读到0。
• 1-wire协议复位信令，由于复位的时序要求比较长，115200的波特率无法满足，复位时需要先将波特率设置成9600，复位完成后改成115200。发送0xF0进行复位（串口发生低位在前，发生5个连续的0），复位时长位1000000/9600 * 5us = 520us。如果收到0xF0说明设备没有应答，其他说明设备应答了。

代码实现

• 初始化代码

/*
*配置串口2
*/
void DS18B20_init()
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2 , ENABLE);
     //USART2_TX   PA.2
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

   //USART 初始化设置

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;//默认设置成115200
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);


   // USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断

    USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口 
    USART_HalfDuplexCmd(USART2, ENABLE);
}

只配置了TX管脚，使能单线半双工模式（USART_HalfDuplexCmd函数）

• 复位操作

/*
*复位18B20，
*返回0：找到设备，设备响应。
*返回1：没有找到设备，设置无响应
*/

int DS18B20_Reset()//复位18B20
{
    unsigned char status ;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//一般设置为9600;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART2, ENABLE); 

    USART_SendData(USART2,0xF0);   //发送0xF0 低电平时长位 1/9600 * 1000 * 1000 * 5 us = 520us
    while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET) //等待传输完成
    {

    }
    while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET) //等待发送完成
    {
    }
    while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) != RESET)//等待收到数据，TX和RX内部连接，肯定能收到数据
    {
        status = USART_ReceiveData(USART2);
        USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_RXNE);
    }
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;//将波特率改为115200
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
    if(status == 0xF0)
        return 1;
    else
        return 0;
}

• 写1Byte操作

void DS18B20_WriteBit(unsigned char bit)
{
    if(bit)
        USART_SendData(USART2,0xFF);   
    else
        USART_SendData(USART2,0x00);  
    while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET) //等待传输完成
    {
    }
    while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET) //等待收到数据
    {   
    }
    USART_ReceiveData(USART2);
    USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_RXNE);
}

void DS18B20_WriteByte(unsigned char byte)
{
    int i;
    for(i = 0 ; i < 8 ; i++)//8字节的数据组合成1字节 1-wire数据
    {
        DS18B20_WriteBit((byte>>i) &0x01);
    }
}

• 读1Byte操作

char DS18B20_ReadBit()//读取一位数据
{
    unsigned char status;
    USART_SendData(USART2,0xFF);   
    while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET) //等待传输完成
    {
    }
    while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET) //等待传输完成
    {   
    }

    status = USART_ReceiveData(USART2);
    USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_RXNE);
    if(status == 0xFF)
        status = 1;
    else
        status = 0;
    return status;
}

char DS18B20_ReadByte()
{
    unsigned char status = 0;
    int i;
    for(i = 0 ; i < 8 ; i++)
    {
        status |= (DS18B20_ReadBit() << i);
    }
    return status;
}

• 18B20启动转换

void DS18B20_Start()
{
    int i = 0xFFFF;
    DS18B20_reset();
    DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳过网络地址
    DS18B20_WriteByte(0x44);//启动转换
    while(i--);//等待转换完成
}

• 读取18B20温度值

float DS18B20_GetTemp()
{
    unsigned char TL,TH ,t;
    short tem;
    float temp;
    DS18B20_Start();
    DS18B20_reset();
    DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳过网络地址
    DS18B20_WriteByte(0xBE);//读取温度值
    TL=DS18B20_ReadByte(); // LSB   
    TH=DS18B20_ReadByte(); // MSB  

    if(TH>7)
    {
        TH=~TH;
        TL=~TL; 
        t=0;//温度为负  
    }else 
        t=1;//温度为正        

    tem=TH; //获得高八位
    tem<<=8;    
    tem+=TL;//获得底八位
    temp = (float)tem*0.0625;
    if(t)return temp; //返回温度值
    else return -temp;   
}

问题

• 在读取数据由于串口发送的是0xFF，将1-wire总线拉高，如果1-wire设备输出0时，此时会强制将1-wire总线拉低，即是TX线输出高电平，1-wire设备输出低电平，有可能将TX管脚烧掉（类似直接把TX线接到地上了），下一篇改进问题。