基于ARM-LINUX的温度传感器驱动18B20（2）

Linux字符驱动之DS18B20温度传感器驱动

一、硬件分析
在 [OK210开发板体验]的第二篇：板载资源中，简单分析了DS18B20传感器的功能和作用。其实对DS18B20的操作，包含两部分，一是对字符设备驱动的深入理解，二是对DS18B20传感器时序的掌握。前面3篇功能体验，分别对GPIO的输出（LED)和输入(Key)进行了驱动的编写，而这篇将同时涉及GPIO的输入和输出。
首先从OK210的底板原理图中可知，OK210开发板上的DS18B20连接通过一个上拉电阻连接到了核心板的XM0ADDR3引脚上，如下图所示：

 

而XM0ADDR3引脚由S5PV210用户手册，可知，该引脚位于MP0_4[3]引脚上，默认连接到了EBI接口上，如下图所示：

 

所以，我们要对DS18B20进行操作，就是通过对MP0_4[3]引脚的设置进行实现
二、软件基础
该部分首先总结一下，字符设备驱动的注册过程，然后简单介绍一下DS18B20驱动编写过程中，注意的事项：
1 字符设备的注册与注销
以下的步骤，一般在驱动初始化函数中和驱动退出函数中实现。
第一步：注册设备号                                    信息#tail -f /var/log/message
        注册函数：
           register_chrdev_region() 或               查看#lsmod
           alloc_chrdev_region()    或               查看#cat /proc/devices
           register_chrdev()
        注销函数：
           unregist_chrdev_region() 或
           unregister_chrdev()

第二步：初始化cdev并添加到系统
        初始化cdev
            静态初始化cdev_init() 或
            动态初始化cdev_alloc()
        添加到系统函数
            cdev_add()
        从系统删除函数
            cdev_del()

第三步：创建设备节点
        创建类
           class_create()          将放于/sysfs       查看#ls /sys/class
        删除类
           class_destroy()      
        创建节点
           device_create() 或 class_device_create()  将存放于/dev  查看#ls /dev
        删除节点
           device_destroy() 或 class_device_destroy()

2 DS18B20注意事项
 DS18B20是由DALLAS半导体公司推出的一种的“一线总线”接口的温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它是一种新型的体积小、适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器。一线总线结构具有简洁且经济的特点，可使用户轻松地组建传感器网络，从而为测量系统的构建引入全新概念，测量温度范围为-55~+125℃，精度为±0．5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~l2位的数字值读数方式。它工作在3—5．5 V的电压范围，采用多种封装形式，从而使系统设计灵活、方便，设定分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。其内部结构如下图所示：

ROM中的64位序列号是出厂前被光记好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排列是：前8位是产品家族码，接着48位是DS18B20的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。ROM作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可实现一根总线上挂接多个。

所有的单总线器件要求采用严格的信号时序，以保证数据的完整性。DS18B20共有6种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。所有这些信号，除了应答脉冲以外，都由主机发出同步信号。并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前。

1）复位脉冲和应答脉冲

单总线上的所有通信都是以初始化序列开始。主机输出低电平，保持低电平时间至少480 us，，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7K的上拉电阻将单总线拉高，延时15～60 us，并进入接收模式(Rx)。接着DS18B20拉低总线60~240us，以产生低电平应答脉冲，

若为低电平，再延时480 us。

2）写时序

    写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us，且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，两种写时序均起始于主机拉低总线。写1时序：主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us。写0时序：主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us。

3）读时序

单总线器件仅在主机发出读时序时，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us，且在2时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态。典型的读时序过程为：主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取单总线当前的电平，然后延时50us。

三、驱动编程
如上所述，驱动的编写，主要包括两部分，一是根据DS18B20时序，编写读写函数，二是根据字符设备，编写设备驱动程序。具体的代码见下，最后附上效果图：

 

1 驱动代码

1. #include   
   
2. #include   
   
3. #include   
   
4. #include   
   
5. #include   
   
6. #include   
   
7. #include   
   
8. #include   
   
9. #include   
   
10. 
    
11. #define    DEVICE_NAME "DS18B20"
    
12. 
    
13. static struct cdev cdev;
    
14. struct class *tem_class;
    
15. static dev_t devno;
    
16. static int major = 100;
    
17. 
    
18. unsigned int gpio=S5PV210_MP04(3);
    
19. 
    
20. void tem_reset(void)
    
21. {
    
22.     s3c_gpio_cfgpin(gpio, S3C_GPIO_SFN(1));
    
23.     gpio_set_value(gpio, 1);
    
24.     //gpio_direction_output(gpio,1);
    
25.     udelay(100);
    
26.     gpio_set_value(gpio, 0);
    
27.     udelay(600);
    
28.     gpio_set_value(gpio, 1);
    
29.     udelay(100);
    
30.     s3c_gpio_cfgpin(gpio, S3C_GPIO_SFN(0));
    
31. //    gpio_direction_input(gpio);
    
32. }
    
33. 
    
34. void tem_wbyte(unsigned char data)
    
35. {
    
36.     int i;
    
37. 
    
38.     s3c_gpio_cfgpin(gpio, S3C_GPIO_SFN(1));
    
39.     for (i = 0; i < 8; ++i)
    
40.     {
    
41.         gpio_set_value(gpio, 0);
    
42.         udelay(1);
    
43. 
    
44.         if (data & 0x01)
    
45.         {
    
46.             gpio_set_value(gpio, 1);
    
47.         }
    
48.         udelay(60);
    
49.         gpio_set_value(gpio, 1);
    
50.         udelay(15);
    
51.         data >>= 1;
    
52.     }
    
53.     gpio_set_value(gpio, 1);
    
54. }
    
55. 
    
56. unsigned char tem_rbyte(void)
    
57. {
    
58.     int i;
    
59.     unsigned char ret = 0;
    
60. 
    
61.     for (i = 0; i < 8; ++i)
    
62.     {
    
63.         s3c_gpio_cfgpin(gpio, S3C_GPIO_SFN(1));
    
64.         gpio_set_value(gpio, 0);
    
65. //        gpio_direction_output(gpio,0);
    
66.         udelay(1);
    
67.         gpio_set_value(gpio, 1);
    
68. 
    
69.         s3c_gpio_cfgpin(gpio, S3C_GPIO_SFN(0));
    
70. //        gpio_direction_input(gpio);
    
71.         ret >>= 1;
    
72.         if (gpio_get_value(gpio))
    
73.         {
    
74.             ret |= 0x80;
    
75.         }
    
76.         udelay(60);
    
77.     }
    
78.     s3c_gpio_cfgpin(gpio, S3C_GPIO_SFN(1));
    
79. 
    
80. 
    
81.     return ret;
    
82. }
    
83. 
    
84. static ssize_t tem_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *offset)
    
85. {
    
86.     unsigned char low, high;
    
87. 
    
88.     tem_reset();
    
89.     udelay(420);
    
90.     tem_wbyte(0xcc);
    
91.     tem_wbyte(0x44);
    
92. 
    
93.     mdelay(750);
    
94.     tem_reset();
    
95.     udelay(400);
    
96.     tem_wbyte(0xcc);
    
97.     tem_wbyte(0xbe);
    
98. 
    
99.     low = tem_rbyte();
    
100.     high = tem_rbyte();
     
101. 
     
102.     *buf = low / 16 + high * 16;
     
103. 
     
104.     *(buf + 1) = (low & 0x0f) * 10 / 16 + (high & 0x0f) * 100 / 16 % 10;
     
105.     return 0;
     
106. }
     
107. 
     
108. static struct file_operations tem_fops =
     
109. {
     
110.     .owner    = THIS_MODULE,
     
111.     .read    = tem_read,
     
112. };
     
113. 
     
114. static int __init tem_init(void)
     
115. {
     
116.     int result;
     
117.     devno = MKDEV(major, 0);
     
118. 
     
119.     result = register_chrdev_region(devno, 1, DEVICE_NAME);
     
120.     if (result)
     
121.     {
     
122.         printk("register failed\n");
     
123.         return result;
     
124.     }
     
125.     cdev_init(&cdev, &tem_fops);
     
126.     cdev.owner = THIS_MODULE;
     
127.     cdev.ops = &tem_fops;
     
128.     result = cdev_add(&cdev, devno, 1);
     
129.     if (result)
     
130.     {
     
131.         printk("cdev add failed\n");
     
132.         goto fail1;
     
133.     }
     
134. 
     
135.     tem_class = class_create(THIS_MODULE, "tmp_class");
     
136.     if (IS_ERR(tem_class))
     
137.     {
     
138.         printk("class create failed\n");
     
139.         goto fail2;
     
140.     }
     
141. 
     
142.     device_create(tem_class, NULL, devno, DEVICE_NAME, DEVICE_NAME);
     
143.     return 0;
     
144. fail2:
     
145.     cdev_del(&cdev);
     
146. fail1:
     
147.     unregister_chrdev_region(devno, 1);
     
148.     return result;
     
149. }
     
150. 
     
151. static void __exit tem_exit(void)
     
152. {
     
153.     device_destroy(tem_class, devno);
     
154.     class_destroy(tem_class);
     
155.     cdev_del(&cdev);
     
156.     unregister_chrdev_region(devno, 1);
     
157. }
     
158. 
     
159. module_init(tem_init);
     
160. module_exit(tem_exit);
     
161. 
     
162. MODULE_LICENSE("GPL");
     
163. MODULE_AUTHOR("[email protected]");
     
164. MODULE_DESCRIPTION("DS18B20 driver");

复制代码

2 测试程序

1. #include "stdio.h"
   
2. #include "sys/types.h"
   
3. #include "sys/ioctl.h"
   
4. #include "stdlib.h"
   
5. #include "termios.h"
   
6. #include "sys/stat.h"
   
7. #include "fcntl.h"
   
8. #include "sys/time.h"
   
9. 
   
10. main()
    
11. {
    
12.     int fd;
    
13.     unsigned char buf[2]={0};
    
14.     float result;
    
15. 
    
16.     if ((fd=open("/dev/DS18B20",O_RDWR | O_NDELAY | O_NOCTTY)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("Open Device DS18B20 failed.\r\n");
    
19.         exit(1);
    
20.     }
    
21.     else
    
22.     {
    
23.         printf("Open Device DS18B20 successed.\r\n");
    
24.         while(1)
    
25.         {
    
26.             read(fd, buf, sizeof(buf));
    
27.             printf("%d.%d C\r\n", buf[0], buf[1]);
    
28.             sleep(1);
    
29.         }
    
30.         close(fd);
    
31.     }
    
32. }

复制代码

3 Makefile

1. #DS18B20 Makefile
   
2. ARCH=arm
   
3. CROSS_COMPILE=/home/ok210/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
   
4. APP_COMPILE=/home/ok210/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
   
5. #obj-m := app-drv.o
   
6. obj-m := ds18b20-drv.o
   
7. #KDIR := /path/to/kernel/linux/
   
8. KDIR := /home/ok210/android-kernel-samsung-dev/
   
9. PWD := $(shell pwd)
   
10. default:
    
11.         make -C $(KDIR) M=$(PWD) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) modules
    
12. app:ds18b20-app.c
    
13.         $(APP_COMPILE)gcc -o app ds18b20-app.c
    
14. clean:
    
15.         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clea

复制代码
链接：http://www.forlinx.com/xiazai/96.htm