【正点原子MP157连载】第二十六章 DS18B20数字温度传感器实验-摘自【正点原子】STM32MP1 M4裸机CubeIDE开发指南
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第二十六章 DS18B20数字温度传感器实验
本章，我们将介绍通过STM32MP157读取外部温度传感器的温度，来得到较为准确的环境温度。本章节我们先了解单总线技术，再了解温度传感器DS18B20，然后实现STM32MP157和DS18B20进行通信，把获取到的温度通过串口打印出来。
本章分为如下几个小节：
26.1、单总线和DS18B20简介；
26.2、硬件设计；
26.3、软件设计；
26.4、编译和测试；
26.1 单总线和DS18B20简介
26.1.1 单总线特点
单总线（1-Wire Bus），即只有一根线，是由美国DALLAS半导体公司推出的扩展总线技术，和SPI、I2C不同的是，单总线只有一根信号线（地线除外），整个通信过程的数据交换和控制都由这根线完成，可以说单总线既作为时钟线，又作为数据线，数据在单总线上传输是双向的。采用单总线的好处是：节省IO资源、硬件开销小、资源结构简单、易于控制、易于扩展以及后期维护、成本低等，单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的概念。
挂在单总线上的器件我们称为单总线器件，目前，常见的单总线器件主要有：数字温度传感器（如DS18B20和DS1821）、门禁、身份识别器（如DS1990A）、A/D转换器（如DS2450）等。单总线的主要特点如下：
①、只有一根线；
②、传输速度一般是16.3Kbit/s，最大可达142Kbit/s；
③、只有一个单主机（可以是微控制器），可以是一个或多个从机，所挂的从机数量几乎不受限制；
④、总线空闲时为高电平，数据传输是双向的；
⑤、总线是分时工作的，同一个时刻只能和一个从机进行通信；
⑥、连接到单总线的每个器件必须具有漏极开路或三态输出；
⑦、总线上的信号，除了应答脉冲外，其它都是由主机发出同步信号，并且发出的所有命令和数据字节的低位在前。
图26.1.1.1 单总线挂载多个设备
26.1.2 单总线硬件接口结构
如下是单总线的硬件接口示意图，设备（主机或者从机）通过漏极开路或者三态端口接到单总线上，当设备不发送数据时释放总线，以便总线给其它设备使用。由于是漏极开路，需要在电路中加一个上拉电阻，图中，单总线外接一个4.7KΩ的上拉电阻，所以，当单总线为空闲状态时，总线状态为高电平。不管什么原因，如果传输过程需要暂时挂起，且要求传输过程还能够继续的话，则总线必须处于空闲状态。位传输之间的恢复时间没有限制，只要总线在恢复期间处于空闲状态（高电平）。如果总线保持低电平超过480us，总线上的所有器件将复位。
我们来看看主机和从机发送数据的过程：
①、当主机通过Tx端发送逻辑1时，经过反相器处理，总线呈现逻辑0，逻辑0经过1-Wire端口的反相器传输给从机的Rx端后为1，则从机接收到逻辑1；
②、当主机通过Tx端发送逻辑0时，经过反相器处理，总线呈现逻辑1，逻辑1经过1-Wire端口的反相器传输给从机的Rx端后为0，则从机接收到逻辑0；
③、当从机通过Tx发送逻辑1时，Tx处的NMOS管导通，总线呈逻辑0，到了主机的Rx反相器后，主机得到逻辑1；
④、当从机通过Tx发送逻辑0时，Tx处的NMOS管截止，总线呈现逻辑1，到了主机的Rx反相器后，主机收到逻辑0。
图26.1.2.1 单总线的硬件接口示意图
26.1.3 DS18B20简介
- DS18B20简介
在工农业以及日常生活中经常需要测试温度，传统的方式是使用热电偶或热电阻，测试的值需要经过A/D转换，将模拟量转换为数字量得到，采用这种方式进行设计，硬件结构较复杂，制作成本较高。DS18B20是由美国DALLAS半导体公司推出的一种“单总线”接口的温度传感器，因其突出的优点而广泛用于农业生产、工业制造、气象观测、仓库管理、科学研究、弹药库测温等众多领域，与传统的热敏电阻等测温元件相比，其主要特点有：
①、单总线接口方式，只需要一根线即可与微控制通信（地线除外），在使用中不需要任何外围元件，使用简单，节约硬件成本，且以单总线的数字方式传输，大大提高了抗干扰性；
②、最高12位分辨率，测试温度范围为-55~+125℃，精度为±0.5℃，测温范围广；
③、12位分辨率时，在750毫秒（最大）内可将12位温度转换为数字，转换速度快；
④、工作在3~5.5V的电压范围，适用电压宽；
⑤、全数字温度转换和输出，能直接读出被测温度，可实现9~12位的数字值读数方式（可编程设备温度读数）；
⑥、体积小、多种封装形式，适应狭小空间测温，使系统设置灵活、方便；
⑦、设定分辨率以及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存；
⑧、每个DS18B20都包含唯一的芯片序列号，因此同一条1-Wire总线上可以挂接多个DS18B20。
如下图是不同封装的DS18B20，主要引脚有3个：
表26.1.3.1 DS18B20引脚
图26.1.3.1 DS18B20的封装和引脚排列
2. DS18B20内部结构
如下是DS18B20的内部结构图：
图26.1.3.2 DS18B20内部结构图
上图中显示了DS18B20的主要组件，其温度检测和数字输出全部集中在一个芯片中，主要部分有：
（1）64位的ROM
ROM中的64位序列号是出厂前被标记好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排列是：低8位是产品家族码，接着48位是DS18B20的序列号，最高8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1）。总线主机可以从64位ROM的前56位计算出CRC值，并将其与DS18B20的8位CRC的值进行比较，以确定总线主机是否已正确接收ROM数据。
ROM作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就实现了一根总线上挂载多个DS18B20。
图26.1.3.3 64位序列号
（2）温度传感器
DS18B20的温度传感器部分用于完成温度测试，测试得到的值传输到高速缓存存储器中以供主机获取。DS18B20的分辨率可配置（9、10、11或12位），这相当于0.5℃、0.25℃、0.125℃或0.0625℃的温度分辨率，而12位读数为出厂默认状态。我们以12位为例进行介绍：数据以16位符号扩展二进制的补码形式存储在高速缓存存储器中，以0.0625℃/LSB的形式进行表达，MSB包含符号位“S”，该位用于表示温度是整数还是负数：
图26.1.3.4 DS18B20温度格式（12位）
转化后得到的12位数据存储在两个字节的RAM中，以二进制表示，最高5位是符号位，表示负数还是正数：如果测试的温度大于0，这5位为0，这16位测试得到的值乘以0.0625就是温度值；如果温度小于0，这5位为1，这16位测试得到的值先取反再加1，最后再乘以0.0625就得到温度值。
例如，+125℃的数值为0X07D0H，计算方法：
0X07D0H二进制00000 0111 1101 0000十进制2000温度=0.06252000=125℃。
例如，-55℃的数值为FC90H，计算方法是：
FC90H二进制1111 1100 1001 0000取反后0000 0011 0110 1111加1后为 0000 0011 0111 0000十进制880温度=0.0625880=-55℃。
表26.1.3.2 DS18B20温度数据表
（1）上电复位寄存器值为+85℃
DS18B20的测量结果将存储在高速缓存存储器中，可通过主机发出存储功能命令读取高速缓存存储器的内容，从而获得数值以便进行计算出温度值，关于存储功能命令我们后面会介绍到。
（3）高温和低温触发器（TH和TL）
温度警报触发器TH和TL分别由1字节EEPROM组成，如果未将警报搜索命令应用于DS18B20，则这些寄存器可用作通用用户存储器。可使用存储器功能命令完成TH，TL和配置字节的写入，通过高速缓存存储器对这些寄存器进行读写时，首先读取和写入的是所有数据的最低有效位。
（4）配置寄存器
配置寄存器在高速缓存存储器中占用一个字节，配置寄存器包含设备将温度到数字转换的分辨率信息，其中，读取低5位默认得到1，R0和R1位是分辨率设置位，出厂默认值为R0=1和R1=1（12位分辨率），最高位是测试模式位，用于设置DS18B20处于工作模式（0），还是测试模式（1），默认出厂的时候该位为0，表示工作模式，其它位无法更改，能改动的只有R0和R1位。
图26.1.3.5 配置寄存器
R0和R1位的配置如下：
表26.1.3.3 配置寄存器的R1和R0位
（5）DS18B20的内存映射
DS18B20的内存映射如下，由高速缓存存储器和非易失性电可擦除EEPROM组成，后者存储高低温触发器TH和TL以及配置寄存器。高速缓存存储器为8个字节的内存（0~7），前2个字节分别包含所测温度信息的LSB和MSB，第三、第四和第五个字节分别是TH、TL和配置寄存器的易失性副本，每次上电复位时都会刷新，新的数值从EEPROM得到。第六、第七和第八字节用于内部计算或保留的字节。还有一个字节我们可以称为第9字节，它包含一个循环冗余校验（CRC）字节，它存储的是前八个字节的CRC值。
图26.1.3.6 DS18B20的内存映射
当温度转换命令发出后，转换得到的温度值以二字节补码的形式存储在高速缓存存储器的第0和第1个字节中，主机可通过单总线接口读取这两个字节的数值，且读取的时候，低位在前，高位在后。读取得到的值用于计算温度值的方法在前面第（2）小节已经讲解。
下面，我们结合DS18B20来了解单总线时序，通过时序我们可以知道怎么去操作DS18B20。
26.1.4 DS18B20时序
根据DS18B20的通信协议，主机通过1-Wire端口与DS18B20通信，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过以下步骤：初始化发送一条ROM指令发送RAM指令。我们逐个分析这些过程：
- 初始化
单线总线上的所有任务都以初始化序列开始，初始化序列由总线主设备发送的复位脉冲和从设备DS18B20发送的存在脉冲组成，存在脉冲让总线上的主机知道DS18B20在总线上并且已经准备就绪。主机通过将总线拉低发出复位信号，要求拉低至少480µs，这样确保总线上的从机都复位，然后主机释放总线，因总线上拉4.7KΩ的电阻，所以总线变成高电平，DS18B20在检测到DQ引脚上的上升沿后，DS18B20等待15-60µs，然后DS18B20发送存在脉冲（60-240µs的低信号）来产生应答，主机接收过程至少480us，主机收到此脉冲后，表示复位成功，初始化过程完成。
图26.1.4.1初始化过程=复位脉冲+从机应答脉冲
2. ROM指令
复位成功后，一旦总线主机检测到从机存在，它可以发出5个ROM功能命令之一：1）读取ROM；2）匹配 ROM；3）搜索 ROM；4）跳过ROM或5）警告搜索。所有ROM功能命令都有8位长，这些命令的列表如下：
指令 指令代码 说明
读ROM 33h 读DS18B20中的64位ROM。仅当总线上有一个DS18B20时，才能使用此命令，如果总线上存在多个从机，则当所有从机同时尝试传输时，将发生数据冲突。
匹配ROM 55h 匹配ROM后面紧跟64位ROM序列，主机在总线上寻址特定的DS18B20，只有与64位ROM序列完全匹配的DS18B20才会响应，所有与64位ROM序列不匹配的从机将等待复位脉冲。此命令可用于总线上的单个或多个设备。
跳过ROM CCh 忽略64位ROM地址，直接向DS1820发送读取温度命令，这样可以节省时间。该方式适用于单个从机，当有多个从机时，总线上将发生数据冲突。
搜索ROM F0h 当系统最初启动时，总线主机可能不知道单线总线上的设备数量或它们的64位ROM代码，搜索ROM用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数和识别64位ROM地址,为操作各器件作好淮备。
告警搜索 ECh 执行后只有温度超过设定上限或下限值的从机才做出响应，DS18B20仅在上次温度测量时遇到报警情况时才会响应此命令（报警条件定义为温度高于TH或低于TL）。
表26.1.4.1 操作ROM指令
3. RAM指令
成功执行ROM功能序列后，主机可以访问存储和控制功能，然后主机可以提供6个存储和控制功能命令中的任何一个：1）写缓存器；2）读缓存器；3）温度转换；4）复制缓存器；5）重调缓存器；6）读供电。首先读取和写入所有数据的最低有效位。
指令 指令代码 说明
写缓存器 4Eh 发出向内部RAM的第2、3和4字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送三字节的数据。
读缓存器 BEh 连续读内部RAM的9字节的内容。
温度转换 44h 启动DS18B20进行温度转换，会将EEPROM的温度值和配置寄存器的值传输给RAM（此操作也会在DS18B20上电后发生，即刷新操作，RAM才能获得有效数据）。12位转换时间最长为750ms，9位为93.75ms（详见表32.1.3.2）
复制缓存器 48h 将RAM的第2、3和4字节字节的内容复制到EEPROM中
重调缓存器 B8h 将存储在EEPROM中的值复制到RAM中的第2、3和4字节，此操作在DS18B20上电时也会发生。
读供电 B4h 读DS1820的供电模式：寄生供电时DS1820发送“0”，外接电源供电时DS1820发送“1”
表26.1.4.2 操作RAM指令
主机和从机之间的数据交换和控制全部在单总线上完成，要想保证数据的完整性，单总线器件必须按照严格的协议来和主机进行通信，要求：除应答信号外，其它信号都由主机发出，并且发出的数据或者命令字节的低位在前，高位在后；主机和从机的数据传输通过时隙（其实也就是时序）来完成，完成1bit传输的时间叫做一个时隙，一个字节8bi就需要8个时隙，这里分为写时隙和读时隙，写时隙是主机把数据传送给从机，读时隙是从机把数据传给主机；写时隙和读时隙有有：写0时隙、写1时隙、读0时隙和读1时隙。
（1）写时隙
当主机将数据线从高电平拉到低电平时，写时隙被启动，所有写时序至少需要60us，两次独立的写时隙之间至少需要1us的恢复时间（图中的tREC）。从图中可以看出：主机要产生一个写0时间隙，就必须把数据线拉低并保持60 us；主机要产生一个写1时间隙，就必须把数据线拉低，在写时间隙开始后的15 us内允许数据线拉高。当数据线拉低后，在15 ~ 60 us的时间窗口内对数据线进行采样：如果数据线为低电平，就是写0，如果数据线为高电平，就是写1。
图26.1.4.2 写时隙
（2）读时隙
当主机将数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平时，启动读取时隙。当主机把总线拉低时，数据线必须保持在低逻辑电平至少1µ后释放，必须在15 us内读取数据。所有读取时隙的持续时间必须至少为60µs。两次独立的读时隙之间至少需要1us的恢复时间（图中的tREC）:
图26.1.4.3 读时隙
26.2 硬件设计
- 例程功能
把DS18B20传感器插在预留的接口上，采用DS18B20默认的12位分辨率测试当前的环境温度，并将温度通过串口打印出来。实验中通过观察LED0闪烁提示程序在运行。预留的接口在开发板底板的位置如下：
图26.2.1 开发板硬件示意图
将DS18B20插到开发板的预留接口的时候，位置一定要插对，不能将DS18B20的GND插在VCC上，否则会烧坏DS18B20甚至开发板，使用过程中不要用手触摸DS18B20露出来的金属部分。如下图，正面对着DS18B20平面的那一侧，管脚向下，从左到右依次为GND、DQ、VDD，上图中的开发板预留接口的4个引脚从左到右依次为VCC、DQ、GND、GND，所以DS18B20这样插入开发板：
图26.2.2硬件连接示意图
2. 硬件资源
表26.2.1硬件资源
3. 原理图
如下图，DS18B20接在PF2上，我们通过该IO口模拟单总线的时序来控制DS18B20：
图26.2.3原理图部分
26.3 软件设计
本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\11、M4 CubeIDE裸机驱动例程\CubeIDE_project\ 19 DS18B20。
26.3.1 新建和配置工程
新建工程DS18B20，然后配置LED0和UART4，再配置PF2为开漏输出、上拉、高速模式：
图26.3.1.1 配置GPIO
本节实验会用到微秒延时函数，需要将第二十三章实验的delay.h和delay.c文件。将上一章节实验的BSP文件夹拷贝到M4工程的Core/Src下，然后在BSP文件夹下新建ds18b20.c文件，在BSP/Include下新建ds18b20.h文件，最后的部分工程如下：
图26.3.2 工程部分目录
26.3.2 添加用户代码
关于LED0和UART4相关的代码请参考前面实验章节部分，下面我们直接添加DS18B20相关的代码。DS18B20驱动代码在ds18b20.c和ds18b20.h文件中，下面我们开始添加用户代码：
- ds18b20.h文件代码
ds18b20.h的文件代码如下，主要是引脚的定义、IO操作函数定义和函数的声明：
#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H
#include"gpio.h"
/* DS18B20引脚 定义 */
#define DS18B20_DQ_GPIO_PORT GPIOF
#define DS18B20_DQ_GPIO_PIN GPIO_PIN_2
/* PF口时钟使能 */
#define DS18B20_DQ_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); }while(0)
/* IO操作函数 */
#define DS18B20_DQ_OUT(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET):\
HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);\
}while(0) /* 数据端口输出 */
/* 数据端口输入 */
#define DS18B20_DQ_IN HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN)
uint8_t ds18b20_init(void); /* 初始化DS18B20 */
uint8_t ds18b20_check(void); /* 检测是否存在DS18B20 */
short ds18b20_get_temperature(void); /* 获取温度 */
#endif
DS18B20_DQ_IN用于读取PF2引脚（总线）的电平，DS18B20_DQ_OUT通过参数X设置引脚PF2的电平，当X为0时，设置PF2输出0，当X为1时，设置PF2输出1。
- ds18b20.c文件代码
ds18b20.c文件代码中有几个函数，分别是：初始化DS18B20的IO口、复位DS18B20、等待DS18B20的回应、从DS18B20读取一个位、从DS18B20读取一个字节、写一个字节到DS18B20、开始温度转换以及从DS18B20得到温度值。我们分别进行讲解：
（1）复位DS18B20
/**
* @brief 复位DS18B20
* @param data: 要写入的数据
* @retval 无
*/
static void ds18b20_reset(void)
{
DS18B20_DQ_OUT(0); /* 主机拉低DQ,复位 */
delay_us(750); /* 主机拉低750us */
DS18B20_DQ_OUT(1); /* DQ=1, 主机释放复位 */
delay_us(15); /* 延迟15US */
}
经过前面时序的分析，复位DS18B20函数很好理解，先将DQ拉低750us（在480us~960us时间内），然后再拉高DQ，即释放DQ，然后再延时15us等待DS18B20应答。
（2）等待DS18B20的回应
/**
* @brief 等待DS18B20的回应
* @param 无
* @retval 0, DS18B20正常
* 1, DS18B20异常/不存在
*/
uint8_t ds18b20_check(void)
{
uint8_t retry = 0;
uint8_t rval = 0;
/* 读取DQ值，等待DQ变低, 等待200us */
while (DS18B20_DQ_IN && retry < 200)
{
retry++;
delay_us(1);
}
/* 当等待时间大于200us时，DS18B20异常 */
if (retry >= 200)
{
rval = 1;
}
/* 当等待时间小于200us时，DS18B20正常 */
else
{
retry = 0;
/* 等待DQ变高, 等待240us */
while (!DS18B20_DQ_IN && retry < 240)
{
retry++;
delay_us(1);
}
/* 超过240us，则认为DS18B20异常 */
if (retry >= 240) rval = 1;
}
return rval;
}
该函数的实现也是依据时序图进行逻辑判断，例如当主机发送了复位信号之后，按照时序图，DS18B20应拉低数据线60~240us，整个过程中主机接收最小时间为480us，所以我们就依据这两个硬性条件进行判断：首先需要设置一个时限等待DS18B20响应，时间为200us，DS18B20通过将总线拉低来应答；然后，将总线拉高，模拟DS18B20释放总线，并且延时240us，因为主机的整个接收过程至少为480us（200+240=480），当满足这两个条件后即判断DS18B20成功响应。
（3）从DS18B20读取一个位
/**
* @brief 从DS18B20读取一个位
* @param 无
* @retval 读取到的位值: 0 / 1
*/
static uint8_t ds18b20_read_bit(void)
{
uint8_t data = 0; /* 读到的值默认为0 */
DS18B20_DQ_OUT(0); /* 主机将总线DQ拉低 */
delay_us(2); /* 延时2us */
DS18B20_DQ_OUT(1); /* 主机将总线DQ拉高，释放总线 */
delay_us(12); /* 延时12us，等主机读取 */
if (DS18B20_DQ_IN) /* 读到的值为1 */
{
data = 1;
}
delay_us(50); /* 延时50us，因为整个读的时间至少为60us */
return data;
}
从DS18B20读一个字节比较简单，按照时序图进行，主机将总线拉低2us后再释放总线，然后延时12us，因为主机要在15us内读取，这里就设置为12us，然后在总线拉高的状态再延时50us，因为主机读取的过程至少要60us（2+12+50>60），所以这里设置50us。
（4）从DS18B20读取一个字节
从DS18B20读取一个字节比较简单，每次读一位，分别读取8次即可：
/**
* @brief 从DS18B20读取一个字节
* @param 无
* @retval 读到的数据
*/
static uint8_t ds18b20_read_byte(void)
{
uint8_t i, b, data = 0;
for (i = 0; i < 8; i++) /* 一个字节8位，分8次 */
{
b = ds18b20_read_bit(); /* DS18B20先输出低位数据 ,高位数据后输出 */
data |= b << i; /* 填充data的每一位 */
}
return data;
}
（5）写一个字节到DS18B20
根据读写时序，编写如下的程序：
/**
* @brief 写一个字节到DS18B20
* @param data: 要写入的字节
* @retval 无
*/
static void ds18b20_write_byte(uint8_t data)
{
uint8_t j;
for (j = 1; j <= 8; j++)
{
/* 写 1 操作*/
if (data & 0x01)
{
DS18B20_DQ_OUT(0); /* 主机拉低DQ */
delay_us(2); /* 拉低2 us的时间 */
DS18B20_DQ_OUT(1); /* DQ=1, 主机释放DQ */
delay_us(60); /* 延时60us */
}
/* 写 0 操作*/
else
{
DS18B20_DQ_OUT(0); /* 主机拉低DQ */
delay_us(60); /* 拉低60 us的时间 */
DS18B20_DQ_OUT(1); /* DQ=1, 主机释放DQ */
delay_us(2); /* 延时2 us */
}
data >>= 1; /* 右移,获取高一位数据 */
}
}
（6）开始温度转换
温度转换的过程是先复位DS18B20，等待DS18B20应答，主机收到应答后，在只有一个从机时，可跳过ROM直接执行RAM指令进行温度转换，代码如下：
/**
* @brief 开始温度转换
* @param 无
* @retval 无
*/
static void ds18b20_start(void)
{
ds18b20_reset(); /* 复位DS18B20 */
ds18b20_check(); /* 等待DS18B20的回应 */
ds18b20_write_byte(0xcc); /* 跳过ROM */
ds18b20_write_byte(0x44); /* 开始温度转换 */
}
（7）从DS18B20获取温度值
1 /**
2 * @brief 从DS18B20得到温度值(精度：0.1C)
3 * @param 无
4 * @retval 温度值 （-550~1250）
5 * @note 返回的温度值放大了10倍.
6 * 实际使用的时候,要除以10才是实际温度.
7 */
8 short ds18b20_get_temperature(void)
9 {
10 uint8_t flag = 1; /* 默认温度为正数 */
11 uint8_t TL, TH;
12 short temp;
13
14 ds18b20_start(); /* 开始温度转换 */
15 ds18b20_reset(); /* 复位DS18B20 */
16 ds18b20_check(); /* 等待DS18B20应答 */
17 ds18b20_write_byte(0xcc); /* 跳过ROM */
18 ds18b20_write_byte(0xbe); /* 读缓存器 */
19 TL = ds18b20_read_byte(); /* 获取温度低位值 LSB */
20 TH = ds18b20_read_byte(); /* 获取温度高位值 MSB */
21
22 if (TH > 7) /* 判断温度正负 */
23 {
24 TH = ~TH;
25 TL = ~TL;
26 TL+=1;
27 flag = 0; /* 温度为负 */
28 }
29
30 temp = TH; /* 获得高八位 */
31 temp <<= 8;
32 temp += TL; /* 获得底八位 */
33 temp =(double)temp * 0.625; /* 转换 */
34
35 if (flag == 0) /* 如果温度为负数 */
36 {
37 temp = -temp; /* 将温度转换成负温度 */
38 }
39
40 return temp;
41 }
第10行，设置标志位flag，如果flag为1，表示温度为整数，如果flag为0，表示温度为负数（即零下温度）；
第14~18行，温度转换的步骤是：先开始温度转换，此时EEROM里得到最新的温度值，且值从EEROM传输给RAM，然后复位DS18B20并等待应答，因为只有一个DS18B20，所以可以直接跳过ROM，直接向DS1820发送读取温度命令去读取温度值，这些值是从RAM中得到的。
第19~20行，读取到的温度值，高8位保存在MSB中，低8位保存在LSB中。
第22~28行，判断温度值是正数还是负数，第32.1.3小节有介绍过，如果高5位是0，温度为正值；如果高5位为1，温度为负值；所以当为负数时，高5位的值至少大于7（二进制是0000 011）。
第30~33行，分别获取高8位和低8位的值，两个值组合得到用于计算温度的值。在前面第32.1.3小节我们有讲解温度的计算方法：默认采用12位分辨率时，如果测试的温度大于0，这5位为0，这16位测试得到的值乘以0.0625就是温度值；如果温度小于0，这5位为1，这16位测试得到的值先取反再加1，最后再乘以0.0625就得到温度值。
第35~38行，如果温度值是负数，将温度转换成负值。
（8）初始化DS18B20的IO口
最后不要忘了要初始化总线，即DS18B20的IO口（PF2），初始化过程：开启PF2时钟、配置IO口为开漏输出、上拉、高速模式：
/**
* @brief 初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS18B20的存在
* @param 无
* @retval 0, 正常
* 1, 不存在/不正常
*/
uint8_t ds18b20_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
DS18B20_DQ_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 开启DQ引脚时钟 */
gpio_init_struct.Pin = DS18B20_DQ_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; /* 开漏输出 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; /* 高速 */
/* 初始化DS18B20_DQ引脚 */
HAL_GPIO_Init(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
/* DS18B20_DQ引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1), 也可以读取外部信号的高低电平 */
ds18b20_reset(); /* 复位DS18B20 */
return ds18b20_check(); /* 返回DS18B20应答结果，这里可以判断DS18B20是否存在 */
}
最后两行代码，先复位DS18B20后再等待其应答，主要是判断DS18B20是否存在，存在的话，我们才可以进行后续的读写操作。
- main.c文件代码
main.c文件部分代码如下，我们在标红的字体之间手动添加代码：
1 #include "main.h"
2 #include "usart.h"
3 #include "gpio.h"
4 /* USER CODE BEGIN Includes */
5 #include "./BSP/Include/led.h"
6 #include "./BSP/Include/delay.h"
7 #include "./BSP/Include/ds18b20.h"
8 /* USER CODE END Includes */
9
10 void SystemClock_Config(void);
11
12 int main(void)
13 {
14 HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
15 if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
16 {
17 SystemClock_Config(); /* 系统时钟初始化 */
18 }
19 MX_GPIO_Init(); /* GPIO初始化 */
20 MX_UART4_Init(); /* UART4初始化 */
21 /* USER CODE BEGIN 2 */
22 HAL_UART_Receive_IT(&huart4,&RxBuffer,1); /* 以中断方式接收函数 */
23 led_init(); /* 初始化LED */
24 delay_init(209); /* 延时初始化延时函数 */
25 uint8_t t = 0;
26 short temperature;
27 /* USER CODE END 2 */
28 while (1)
29 {
30 /* USER CODE BEGIN 3 */
31 while (ds18b20_init()) /* DS18B20初始化 */
32 {
33 printf("DS18B20 Error!\r\n");
34 delay_ms(1000);
35 }
36 while (1)
37 {
38 t++;
39 if (t == 20)
40 {
41 t = 0;
42 temperature = ds18b20_get_temperature(); /* 获取温度值*/
43 /* 计算温度值，注意最后要除以10（因前面程序乘以0.625）*/
44 printf("DS18B20 Temp=%.1f\r\n", temperature / 10.0f);
45 LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */
46 }
47 delay_ms(10); /* 延时10ms */
48 }
49 }
50 /* USER CODE END 3 */
51 }
第31~35行，初始化DS18B20；
第42行，获取温度值；
第44行，打印温度值，注意要再除以10才得到真正的温度值。
26.4 编译和测试
开发板上电，进入仿真运行后结果如下，可以看到一开始打印85.0，这是因为上电后，复位寄存器值默认为85℃。然后，串口打印此时测试的环境温度，且LED0在闪烁。
图26.4.1 运行结果