Linux系统编程：树莓派 ds18b20温度获取（文件IO相关操作）

问题

当树莓派配置好ds18b20数字温度传感器后，该温度信息通常保存在下面路径中：

/sys/bus/w1/devices/28-04xxxxxxxxxx/w1_slave

这里的“28-04xxxxxxxxxx"是数字温度传感器的生产流水号，每一个传感器的都不相同。
当我们打开这个文件后，会读到下面内容：

ten@Public_RPi:/sys/bus/w1/devices/28-041731f7c0ff$ cat w1_slave 
dc 00 4b 46 7f ff 0c 10 78 : crc=78 YES
dc 00 4b 46 7f ff 0c 10 78 t=13750

t=13750 就是我们要获取的数据，那么，问题来了：
1.在linux系统中，如何通过代码，在程序中打开阅读这些文件？
2.每一个数字温度传感器的编号不一样，导致文件名不同，是不是意味着每更换一个ds18b20传感器或者移植代码到其他设备都要更改程序？
3.文件里的内容本没有我们想要的最终结果，而是很多我们不需要的数据，怎么定位到我们需要的数据处？
4.t = 13750 并不是标准的温度格式，如何获取到标准格式？例如t = 13.75℃.

下面一 一解答。

解答

话不多说，先贴代码再bb：

/*********************************************************************************
 *      Copyright:  (C) 2020 Xiao yang System Studio
 *                  All rights reserved.
 *
 *       Filename:  ds18b20.c
 *    Description:  This file is how to get the temperature from ds18b20
 *                 
 *        Version:  1.0.0(03/07/2020)
 *         Author:  Lu Xiaoyang <[email protected]>
 *      ChangeLog:  1, Release initial version on "03/07/2020 04:25:03 PM"
 *                 
 ********************************************************************************/
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int temperature_get(float *temp);
int main(int argc,char *argv[])
{
    float            temp;    

    printf("Hello,I'll give you the temperature from ds18b20.\n");
    temperature_get(&temp);   //传入地址，操作地址！
    printf("The temperature is:%.2f℃ now!\n",temp);

    return 0;

}

int temperature_get(float *temp)
{
    char             w1_path[100] = "/sys/bus/w1/devices/"; //文件路径
    char             chip[30];   //用来存储“28-”的全名
    char             *ptr = NULL;
    char             buf[1024];
    int              fd = -1;
    int              rv = -1;
    int              found = 0;
    DIR              *dirp = NULL;
    struct dirent    *direntp;

    if(!temp)
    {
        printf("Can not start work:%s\n",strerror(errno));
        return -1;
    }

    if((dirp = opendir(w1_path)) == 0)
    {
        printf("Opendir %s failure,check you path or check your hardware!\n",w1_path);
        return -2;
    }
    while((direntp = readdir(dirp)) != NULL)
    {
        if(strstr(direntp->d_name,"28-"))
        {
            strcat(chip,direntp->d_name);    //将找到的全名存储来数组中
            found =1;     //设置一个标志位，若不满足则说明寻找失败
            break;      //跳出循环
        }
    }

    closedir(dirp);
   
    if(!found)
    {
        printf("Can't find \"28-\" in the path\n");
        return -3;
    }
    
    strncat(w1_path,chip,sizeof(w1_path) - strlen(w1_path));  //将“28-”的全名追加到w1_path这个路径下
    strncat(w1_path,"/w1_slave",sizeof(w1_path) - strlen(w1_path));//"28-"下还有一个文件w1_slave,这是最终路径
     
    if(( fd = open(w1_path,O_RDONLY)) < 0)
    {
        printf("open %s failure:%s\n",w1_path,strerror(errno));
        return -4;
    }
    if((rv = read(fd,buf,sizeof(buf))) < 0)
    {
        printf("read fd failure:%s\n",strerror(errno));
        return -5;
    }

    close(fd);

    if(!(ptr = strstr(buf,"t=")))
    {
        printf("Can't find \"t=\"\n");
        return -6;
        
    }

    ptr+=2;

    *temp = atof(ptr)/1000.0;   //1000也要取float类型1000.0

    return 0;
}

linux文件io操作文件夹

1.opendir()

#include 
#include 

DIR *opendir(const char *name);

opendir() 用来打开指定的目录文件，并返回DIR*形态的目录流, 和open()类似, 接下来对目录的读取和搜索都要使用此返回值，该返回值是一个指向DIR结构体的指针
，失败返回NULL；

DIR结构体：

struct __dirstream
   
   {   
    void *__fd;
    char *__data; 
    int __entry_data;   
    char *__ptr;   
    int __entry_ptr;    
    size_t __allocation;    
    size_t __size;    
    __libc_lock_define (, __lock)    
   };     
typedef struct __dirstream DIR;  

这里，我们使用代码：

 char             w1_path[100] = "/sys/bus/w1/devices/";
 if((dirp = opendir(w1_path)) == 0)
    {
        printf("Opendir %s failure,check you path or check your hardware!\n",w1_path);
        return -2;
    }
   

使用opendir()函数。打开了w1_path这个路径下的目录文件：

在**/devices** 这个文件中，就包含了”28-04xxxxxxxx“这个文件，我们并不清楚他具体的全名，但也不需要知道，因为我们使用到readdir这个函数！

2.readdir()

 #include     
 struct dirent *readdir(DIR *dirp);

readdir()函数参数为opendir()返回的DIR结构体指针，通过这个结构体，readdir()就可以获取到文件夹的相关信息，例如文件名，长度等，并返回一个指向dirent 结构体的指针，该结构体就用来存放这些信息，失败返回NULL；

dirent结构体

struct dirent{   

long d_ino; /* inode number 索引节点号 */   
off_t d_off; /* offset to this dirent 在目录文件中的偏移 */   
unsigned short d_reclen; /* length of this d_name 文件名长 */   
unsigned char d_type; /* the type of d_name 文件类型 */   
char d_name [NAME_MAX+1]; /* file name (null-terminated) 文件名，最长255字符 */

}

因为我们要进入到“28-04xxxxxxxxxx”这个文件夹下，但是我们又不知道他具体的名字，但是，所有的这个文件都是以“28-”打头的，所以，我们通过opendir()返回的结构体指针，再调用reaaddir()函数循环遍历存储了文件名信息的DIR结构体的目录流，使用strstr() 函数找到一个文件名字为 “28-”打头的，这时，readdir()函数 返回的direntp指针就会指向这个结构体成员中d_name为“28-”的文件，使用strcat() 函数，
将direntp->d_name(即28-的全名）添加到chip这个数组中，当然，你也可以直接追加到w1_path中，这样就需用在追加chip到w1_path了；

若成功，则found 置为1；就可以读文件了；

3.closedir()

关闭打开的目录流；

4.open()

#include 
#include 
#include 

int open(const char *pathname, int flags);

找到了最终路径，我们要做的就是打开文件，获取有用信息，第一步，使用open()
打开我们已经找到了的最终文件，第二个参数表示只读，该函数成功调用会返回一个文件描述符（当前未被占用文件描述符中最小的一个）指向该文件，失败则返回 -1；
关于open()函数相关参数及更更多描述可参考：C语言open()函数

5.read()函数

 #include 
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

返回值：成功返回读取的字节数，出错返回-1并设置errno，如果在调read之前已到达文件末尾，则这次read返回0；

在open()函数成功返回一个文件描述符后，调用read()函数，读取文件中的内容存储在指定的buf中，但文件内容在问题中提到了，掺杂了很多无用数据，需要对数据进行处理。

if(!(ptr = strstr(buf,"t=")))   // 指针指向“t”的地址；
    {
        printf("Can't find \"t=\"\n");
        return -6;
        
    }

    ptr+=2;   //让指针指向数据处

    *temp = atof(ptr)/1000.0;

定义一个指针，调用strstr()函数，该函数成功调用返回要找的字符串的首地址，所以，
ptr 指向了 ‘t’ 的地址，再看一遍buf的内容：

ten@Public_RPi:/sys/bus/w1/devices/28-041731f7c0ff$ cat w1_slave 
dc 00 4b 46 7f ff 0c 10 78 : crc=78 YES
dc 00 4b 46 7f ff 0c 10 78 t=13750

ptr += 2;让指针指向我们想要的数据地址；
使用强制类型转化将 字符串类型转化为浮点型，除以1000.0；
将结果传给参数temp！完成。

！！！敲重点！！！
需要注意的是，我们在调用温度获取函数时，传的是temp这个变量的地址，而不是单纯的传变量，赋值，返回；这是因为，C程序内存布局中，我们在函数中定义的temp变量，存储在栈中（未初始化为随机值），栈中的数据是在 { } 中有效，离开自己所属的
{ } 就会失效，当调用了temperature_get() 函数后，失效！main() 函数无法获取该值，所以，我们在定义函数时，将其参数设置为指针形式，传参时传以地址，功能函数操作地址，这样就不会导致main() 无法获取到值了！

运行结果：