stm32实用篇6：HAL库 DS18B20 驱动
DS18B20是很常用的温度传感器，精度很高，测试结果如下：
整个驱动程序基本是根据时序写的。要注意的地方有两个：
1 读数据的时间 < 15us，这个值要实际测试，跟自己实现的延时函数效率有关，我使用的是10us，这个值如果设置的不合理，会直接导致整个数据读取出错；
2 建议使用DS18B20_GetTemp_SkipRom函数，不推荐使用设备号相关的那个读取函数，不太稳定；
HAL库驱动程序源码：
bsp_ds18b20.c
/**
******************************************************************************
* @file bsp_ds18b20.c
* @author
* @date
* @version v1.0
* @note DHT11 driver
******************************************************************************
*/
#include "bsp_ds18b20.h"
/**
* @brief DS18B20 输出模式
*/
static void DS18B20_Mode_OUT_PP(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = BSP_DS18B20_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(BSP_DS18B20_PORT, &GPIO_InitStruct);
}
/**
* @brief DS18B20 输入模式
*/
static void DS18B20_Mode_IN_NP(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = BSP_DS18B20_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(BSP_DS18B20_PORT, &GPIO_InitStruct);
}
/**
* @brief 主机给从机发送复位脉冲
*/
static void DS18B20_Reset(void)
{
DS18B20_Mode_OUT_PP(); // 主机输出
DS18B20_OUT_0; // 主机至少产生 480us 的低电平复位信号
bsp_delay_us(750);
DS18B20_OUT_1; // 主机在产生复位信号后，需将总线拉高
// 从机接收到主机的复位信号后，会在 15 ~ 60 us 后给主机发一个存在脉冲
bsp_delay_us(15);
}
/**
* @brief 检测从机给主机返回的存在脉冲
* @return 0：成功 1：失败
*/
static uint8_t DS18B20_Presence(void)
{
uint8_t pulse_time = 0;
DS18B20_Mode_IN_NP(); // 主机设为输入
// 等待存在脉冲的到来，存在脉冲为一个 60 ~ 240 us 的低电平信号
// 如果存在脉冲没有来则做超时处理，从机接收到主机的复位信号后，会在 15 ~ 60 us 后给主机发一个存在脉冲
while (DS18B20_IN && (pulse_time < 100)) // 等待低电平响应脉冲
{
pulse_time++;
bsp_delay_us(1);
}
// 经过 100 us 后，存在脉冲都还没有到来
if (pulse_time >= 100)
{
return 1;
}
else
{
pulse_time = 0;
}
// 响应脉冲（低电平）到来，且存在的时间不能超过 240 us
while(!(DS18B20_IN) && pulse_time < 240)
{
pulse_time++;
bsp_delay_us(1);
}
if(pulse_time >= 240)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
/**
* @brief DS18B20 初始化函数
* @reurn 0：成功 1：失败
*/
uint8_t DS18B20_Init(void)
{
DS18B20_Mode_OUT_PP();
DS18B20_OUT_1;
DS18B20_Reset();
return DS18B20_Presence();
}
/**
* @brief 从DS18B20读取一个bit
*/
static uint8_t DS18B20_ReadBit(void)
{
uint8_t dat;
DS18B20_Mode_OUT_PP(); // 读 0 和读 1 的时间至少要大于 60 us
DS18B20_OUT_0; // 读时间的起始：必须由主机产生 > 1us < 15us 的低电平信号
// 这个时间非常重要，设置为 < 15，需要多次尝试；如果设置不合理，数据会直接出错
// 参数建议设为 10 11 12，具体值要根据延时函数的执行效率测试
bsp_delay_us(10);
DS18B20_Mode_IN_NP(); // 设置成输入，释放总线，由外部上拉电阻将总线拉高
if (DS18B20_IN == 1)
{
dat = 1;
}
else
{
dat = 0;
}
bsp_delay_us(45); // 这个延时参数参考时序图
return dat;
}
/**
* @brief 从 DS18B20 读一个字节，低位先行
*/
static uint8_t DS18B20_ReadByte(void)
{
uint8_t i, j, dat = 0;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
j = DS18B20_ReadBit();
dat = (dat) | (j << i);
}
return dat;
}
/**
* @brief 写一个字节到 DS18B20，低位先行
*/
static void DS18B20_WriteByte(uint8_t dat)
{
uint8_t i, testb;
DS18B20_Mode_OUT_PP();
for( i = 0; i < 8; i++ )
{
testb = dat & 0x01;
dat = dat >> 1;
// 写 0 和写 1 的时间至少要大于60us
if (testb) // 当前位写 1
{
DS18B20_OUT_0;
bsp_delay_us(5); // 拉低发送写时段信号
DS18B20_OUT_1; // 读取电平时间保持高电平
bsp_delay_us(65);
}
else // 当前位写 0
{
DS18B20_OUT_0; // 拉低发送写时段信号
bsp_delay_us(70); // 读取电平时间保持低电平
DS18B20_OUT_1;
bsp_delay_us(2); // 恢复时间
}
}
}
/**
* @brief 跳过匹配 DS18B20 ROM
*/
static void DS18B20_SkipRom(void)
{
DS18B20_Reset();
DS18B20_Presence();
DS18B20_WriteByte(0XCC); /* 跳过 ROM */
}
/**
* @brief 执行匹配 DS18B20 ROM
*/
static void DS18B20_MatchRom(void)
{
DS18B20_Reset();
DS18B20_Presence();
DS18B20_WriteByte(0X55); /* 匹配 ROM */
}
/**
* 存储的温度是16 位的带符号扩展的二进制补码形式
* 当工作在12位分辨率时，其中5个符号位，7个整数位，4个小数位
*
* |---------整数----------|-----小数 分辨率 1/(2^4)=0.0625----|
* 低字节 | 2^3 | 2^2 | 2^1 | 2^0 | 2^(-1) | 2^(-2) | 2^(-3) | 2^(-4) |
*
*
* |-----符号位：0->正 1->负-------|-----------整数-----------|
* 高字节 | s | s | s | s | s | 2^6 | 2^5 | 2^4 |
*
*
* 温度 = 符号位 + 整数 + 小数*0.0625
*/
/**
* @brief 在跳过匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值
* @param 无
* @retval 温度值
*/
float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void)
{
uint8_t tpmsb, tplsb;
int16_t s_tem;
float f_tem;
DS18B20_SkipRom();
DS18B20_WriteByte(0X44); /* 开始转换 */
DS18B20_SkipRom();
DS18B20_WriteByte(0XBE); /* 读温度值 */
tplsb = DS18B20_ReadByte();
tpmsb = DS18B20_ReadByte();
s_tem = tpmsb << 8;
s_tem = s_tem | tplsb;
if(s_tem < 0) /* 负温度 */
{
f_tem = (~s_tem + 1) * 0.0625f;
}
else
{
f_tem = s_tem * 0.0625f;
}
return f_tem;
}
/**
* @brief 在匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值
* @param ds18b20_id：用于存放 DS18B20 序列号的数组的首地址
*/
void DS18B20_ReadId(uint8_t *ds18b20_id)
{
uint8_t uc;
DS18B20_WriteByte(0x33); //读取序列号
for (uc = 0; uc < 8; uc++)
{
ds18b20_id[uc] = DS18B20_ReadByte();
}
}
/**
* @brief 在匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值
* @param ds18b20_id：存放 DS18B20 序列号的数组的首地址
* @retval 温度值
*/
float DS18B20_GetTemp_MatchRom(uint8_t * ds18b20_id)
{
uint8_t tpmsb, tplsb, i;
int16_t s_tem;
float f_tem;
DS18B20_MatchRom(); /* 匹配ROM */
for(i = 0;i < 8; i++)
{
DS18B20_WriteByte(ds18b20_id[i]);
}
DS18B20_WriteByte(0X44); /* 开始转换 */
DS18B20_MatchRom(); /* 匹配ROM */
for(i = 0; i < 8; i++)
{
DS18B20_WriteByte(ds18b20_id[i]);
}
DS18B20_WriteByte(0XBE); /* 读温度值 */
tplsb = DS18B20_ReadByte();
tpmsb = DS18B20_ReadByte();
s_tem = tpmsb << 8;
s_tem = s_tem | tplsb;
if (s_tem < 0) /* 负温度 */
{
f_tem = (~s_tem + 1) * 0.0625f;
}
else
{
f_tem = s_tem * 0.0625f;
}
return f_tem;
}
// 测试程序
#if 0
uint8_t uc, ucDs18b20Id[8];
while (DS18B20_Init())
{
printf("\r\n no ds18b20 exit \r\n");
}
printf("\r\n ds18b20 exit \r\n");
DS18B20_ReadId(ucDs18b20Id); // 读取 DS18B20 的序列号
printf("\r\nDS18B20的序列号是： 0x");
for (uc = 0; uc < 8; uc++) // 打印 DS18B20 的序列号
{
printf("%.2x", ucDs18b20Id[uc]);
}
while (1)
{
printf("\r\n温度： %.1f\r\n", DS18B20_GetTemp_SkipRom());
HAL_Delay(1000); /* 1s 读取一次温度值 */
}
#endif
bsp_ds18b20.h
/**
******************************************************************************
* @file bsp_ds18b20.h
* @author
* @date
* @version v1.0
* @note DS18B20 driver
******************************************************************************
*/
#ifndef __BSP_DS18B20_H
#define __BSP_DS18B20_H
#include "bsp_conf.h"
#define BSP_DS18B20_PORT TEMP_SENSOR_GPIO_Port
#define BSP_DS18B20_PIN TEMP_SENSOR_Pin
#define DS18B20_OUT_1 HAL_GPIO_WritePin(BSP_DS18B20_PORT, BSP_DS18B20_PIN, GPIO_PIN_SET)
#define DS18B20_OUT_0 HAL_GPIO_WritePin(BSP_DS18B20_PORT, BSP_DS18B20_PIN, GPIO_PIN_RESET)
#define DS18B20_IN HAL_GPIO_ReadPin(BSP_DS18B20_PORT, BSP_DS18B20_PIN)
uint8_t DS18B20_Init(void);
void DS18B20_ReadId(uint8_t *ds18b20_id);
float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void);
float DS18B20_GetTemp_MatchRom(uint8_t * ds18b20_id);
#endif /* __BSP_DS18B20_H */