树莓派读取DS18B20---不使用系统单总线，自己写程序实现

一、简介

1.1 背景介绍：

本人打算用树莓派3B做一个无人值守的智能灌溉，疫情期间开不了学，在家里种了些蔬菜，养了一缸水睡莲和小鱼，开学之后家里就没人了，所以用树莓派来做一个无人值守的灌溉。主要功能是测量水缸的水温（夏天可能会把鱼晒死）、测量土壤湿度、控制电磁阀通断来浇水、拍照上传至个人邮箱、爬虫获取天气预报等。但是在使用DS18B20来测温时遇到了问题，按照网上配置的方法使用单总线来读取DS18B20时发现，无论如何也没有出现DS18B20的设备地址，也打不开。
所以决定自己写一个读取DS18B20的程序，刚开始打算用python，但是发现python的延时模块精度不够，DS18B20需要微妙级别的延时，为了读取的精度和准确度（我可不想因为读取了错误温度把睡莲缸浇水过多！！！），打算用C语言来写。

二、准备

2.1 树莓派安装wiringPi

安装方法：

git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi

然后进入wiringPi的文件夹执行./build即可完成安装
安装完成后使用 gpio -v的命令查看版本，gpio readall查看引脚映射图，这也可以检测是否安装成功。
注意：首先要保证你的树莓派安装了git（我的是系统自带的，不知道是不是都这样）

三、动手操作

3.1 树莓派C语言读取DS18B20数据

3.1.1 代码部分

DS18B20的工作时序和读取方法我就不介绍了，它遵循单总线协议，我们所做的就是移植他。驱动代码我直接移植的正点原子的DS18B20历程，主要代码如下：

#include   
#include 

//IO方向设置
#define DS18B20_IO_IN()  	pinMode (7, INPUT)
#define DS18B20_IO_OUT() 	pinMode (7, OUTPUT)

////IO操作函数											   
#define	DS18B20_DQ_OUT1 digitalWrite(7, HIGH) 		//数据端口 
#define	DS18B20_DQ_OUT0 digitalWrite(7, LOW) 		//数据端口 
#define	DS18B20_DQ_IN  	digitalRead(7)  		   //数据端口	
#define   u8	unsigned char 
#define   u16  	unsigned int

u8 DS18B20_Init(void);			//初始化DS18B20
short DS18B20_Get_Temp(void);	//获取温度
void DS18B20_Start(void);		//开始温度转换
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat);//写入一个字节
u8 DS18B20_Read_Byte(void);		//读出一个字节
u8 DS18B20_Read_Bit(void);		//读出一个位
u8 DS18B20_Check(void);			//检测是否存在DS18B20
void DS18B20_Rst(void);			//复位DS18B20   

//复位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)	   
{                 
	DS18B20_IO_OUT(); 	//SET GPIO7 OUTPUT
    DS18B20_DQ_OUT0; 	//拉低DQ
    delayMicroseconds(750);    	//拉低750us
    DS18B20_DQ_OUT1; 	//DQ1 
	delayMicroseconds(15);     	//15US
}

//等待DS18B20的回应
//返回1:未检测到DS18B20的存在
//返回0:存在
u8 DS18B20_Check(void) 	   
{   
	u8 retry=0;
	DS18B20_IO_IN();	//SET GPIO7 INPUT	 
    while (DS18B20_DQ_IN&&retry<200)
	{
		retry++;
		delayMicroseconds(1);
	};	 
	if(retry>=200)return 1;
	else retry=0;
    while (!DS18B20_DQ_IN&&retry<240)
	{
		retry++;
		delayMicroseconds(1);
	};
	if(retry>=240)return 1;	    
	return 0;
}
//初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在    	 
u8 DS18B20_Init(void)
{
	wiringPiSetup() ;
	DS18B20_Rst();
	return DS18B20_Check();
}  

//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void) 	 
{
    u8 data;
	DS18B20_IO_OUT();	//SET PG11 OUTPUT
    DS18B20_DQ_OUT0; 
	delayMicroseconds(2);
    DS18B20_DQ_OUT1; 
	DS18B20_IO_IN();	//SET PG11 INPUT
	delayMicroseconds(12);
	if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
    else data=0;	 
    delayMicroseconds(50);           
    return data;
}

//从DS18B20读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DS18B20_Read_Byte(void)     
{        
    u8 i,j,dat;
    dat=0;
	for (i=1;i<=8;i++) 
	{
        j=DS18B20_Read_Bit();
        dat=(j<<7)|(dat>>1);
    }						    
    return dat;
}

//写一个字节到DS18B20
//dat：要写入的字节
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)     
 {             
    u8 j;
    u8 testb;
	DS18B20_IO_OUT();	//SET PG11 OUTPUT;
    for (j=1;j<=8;j++) 
	{
        testb=dat&0x01;
        dat=dat>>1;
        if (testb) 
        {
            DS18B20_DQ_OUT0;	// Write 1
            delayMicroseconds(2);                            
            DS18B20_DQ_OUT1;
            delayMicroseconds(60);             
        }
        else 
        {
            DS18B20_DQ_OUT0;	// Write 0
            delayMicroseconds(60);             
            DS18B20_DQ_OUT1;
            delayMicroseconds(2);                          
        }
    }
}


//开始温度转换
void DS18B20_Start(void) 
{   						               
    DS18B20_Rst();	   
	DS18B20_Check();	 
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);	// skip rom
    DS18B20_Write_Byte(0x44);	// convert
} 

//从ds18b20得到温度值
//精度：0.1C
//返回值：温度值 （-550~1250） 
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
    u8 temp;
    u8 TL,TH;
	short tem;
    DS18B20_Start ();  			// ds1820 start convert
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Check();	 
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);	// skip rom
    DS18B20_Write_Byte(0xbe);	// convert	    
    TL=DS18B20_Read_Byte(); 	// LSB   
    TH=DS18B20_Read_Byte(); 	// MSB  
	    	  
    if(TH>7)
    {
        TH=~TH;
        TL=~TL; 
        temp=0;					//温度为负  
    }else temp=1;				//温度为正	  	  
    tem=TH; 					//获得高八位
    tem<<=8;    
    tem+=TL;					//获得底八位
    tem=(float)tem*0.625;		//转换     
	if(temp)return tem; 		//返回温度值
	else return -tem;    
}

/*
int main()
{
	short temp;
	DS18B20_Init();
	while(1)
	{
		temp = DS18B20_Get_Temp();
		printf("temp->%d\n",temp);
		delay(800);
	}
	
	
	return 0;
}
*/

主函数被我注释掉了，运行的时候需要解注释。

3.1.2编译运行

#编译
gcc ds18b20.c -o ds18b20 -lwiringPi
#运行
./ds18b20

输出结果是三位数，因为DS18B20精度是十分位的，所以把得到的数据除以10得到整数，取余10得到小数，数据处理不再赘述。

以上就是树莓派使用C语言读取DS18B20的程序，注意我使用的引脚方式——我使用的是GPIO.7，对应的物理引脚是7。

3.2 python调用C语言代码

3.2.1 C语言生成共享库

python要想调用C语言代码，首先要把C语言编译程共享库，具体的啥是共享库可以百度。下面对ds18b20.c进行操作：

#编译生成共享库.so文件
gcc -fPIC -shared -o ds18b20.so ds18b20.c -lwiringPi

编译的时候要记得在后面加上-lwiringPi，不然python执行的时候会报错找不到xxx函数。
编译完后ls一下可以看到多出来一个.so文件。如下图所示：

3.2.2 python读取温度

python文件要这样编写：

from ctypes import cdll
import os
import time 
p = os.getcwd() + '/ds18b20.so'
t = cdll.LoadLibrary(p)
t.DS18B20_Init()
while True:
	print(t.DS18B20_Get_Temp())
	time.sleep(1)

使用的是ctypes调用的C语言，注意第四行.so文件的位置要写对，最好是和此python文件放在同一目录下。
执行结果如下：

注意：使用DS18B20读取的第一个温度总是有问题，以前也遇到过，所以建议丢弃第一次读取的数据。

四、代码下载地址

github不熟悉，正在找分享的方法。。。

如遇到问题可留言或联系我：企鹅751319762