Clion开发Stm32之温湿度传感器(DS18B20)驱动编写和测试

前言

涵盖之前文章:

1. Clion开发STM32之HAL库GPIO宏定义封装(最新版)
2. Clion开发stm32之微妙延迟(采用nop指令实现)
3. Clion开发STM32之日志模块(参考RT-Thread)

DSP18B20驱动文件

头文件

/*******************************************************************************
 Copyright (c) [scl]。保留所有权利。
 * 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
 ******************************************************************************/
#ifndef F1XX_TEMPLATE_MODULE_DS18B20_H
#define F1XX_TEMPLATE_MODULE_DS18B20_H

#include "sys_core.h"

/**
 * @memberof input_mode_set 输入模式配置
 * @memberof out_mode_set 输出模式配置
 * @memberof send_data 发送数据
 * @memberof us_delay 微秒延迟
 */
typedef struct {
    void (*input_mode_set)(void);

    void (*out_mode_set)(void);

    void (*send_data)(uint32_t status);

    uint32_t (*read_data)(void);

    void (*us_delay)(uint32_t us);
} DS18B20_conf_t;

void DS18B20_conf_set(DS18B20_conf_t *cnf);

bool DS18B20_Driver_Init(void);

void DS18B20_readId(uint8_t *ds18b20_id);

float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void);

float DS18B20_GetTemp_MatchRom(const uint8_t *ds18b20_id);

#endif //F1XX_TEMPLATE_MODULE_DS18B20_H

源文件

/*******************************************************************************
 Copyright (c) [scl]。保留所有权利。
 ******************************************************************************/
#include "ds18b20/module-ds18b20.h"

#define DBG_ENABLE
#define DBG_SECTION_NAME "ds18b20"
#define DBG_LEVEL DBG_LOG // DBG_LOG DBG_INFO DBG_WARNING DBG_ERROR

#include "sys_dbg.h"

static DS18B20_conf_t *conf_ptr = NULL;
#define DS18B20_DQ_0 conf_ptr->send_data(0)
#define DS18B20_DQ_1 conf_ptr->send_data(1)

static void DS18B20_WriteByte(uint8_t dat);

static uint8_t DS18B20_ReadByte(void);

static bool DS18B20_Presence(void);

void DS18B20_conf_set(DS18B20_conf_t *cnf) {
    conf_ptr = cnf;

}

static void DS18B20_Rst(void) {
    conf_ptr->out_mode_set();
    DS18B20_DQ_0;
    /* 主机至少产生480us的低电平复位信号 */
    conf_ptr->us_delay(750);
    /* 主机在产生复位信号后，需将总线拉高 */
    DS18B20_DQ_1;
    /*从机接收到主机的复位信号后，会在15~60us后给主机发一个存在脉冲*/
    conf_ptr->us_delay(15);
}
/**
 * 驱动初始化
 * @return
 */
bool DS18B20_Driver_Init(void) {
    if (conf_ptr == NULL) return false;
    conf_ptr->out_mode_set();
    DS18B20_DQ_1;
    DS18B20_Rst();
    return DS18B20_Presence();
}

/**
 * @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) {
    if (conf_ptr == NULL) return;
    uint8_t uc;
    DS18B20_WriteByte(0x33);       //读取序列号
    for (uc = 0; uc < 8; uc++)
        ds18b20_id[uc] = DS18B20_ReadByte();
}

/**
 *
 *
 * @brief 在跳过匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值
 * @return
 */
float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void) {
    uint8_t tpmsb = 0, tplsb = 0;
    short s_tem = 0;
    float f_tem = 0;
    /* -------------跳过 ROM-START---------- */
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Presence();
    DS18B20_WriteByte(0XCC);
    /* -------------跳过 ROM-END---------- */

    DS18B20_WriteByte(0X44);                /* 开始转换 */
    /* -------------跳过 ROM-START---------- */
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Presence();
    DS18B20_WriteByte(0XCC);        /* 跳过 ROM */
    /* -------------跳过 ROM-END---------- */
    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) * 0.0625;
    else
        f_tem = s_tem * 0.0625;
    return f_tem;
}


float DS18B20_GetTemp_MatchRom(const uint8_t *ds18b20_id) {
    uint8_t tpmsb, tplsb, i;
    short s_tem;
    float f_tem;

    /* -------------匹配 ROM-START---------- */
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Presence();
    DS18B20_WriteByte(0X55);
    /* -------------匹配 ROM-END---------- */
    DS18B20_Rst();

    DS18B20_Presence();

    DS18B20_WriteByte(0X55);        /* 匹配 ROM */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        DS18B20_WriteByte(ds18b20_id[i]);

    DS18B20_WriteByte(0X44);                /* 开始转换 */

    /* -------------匹配 ROM-START---------- */
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Presence();
    DS18B20_WriteByte(0X55);
    /* -------------匹配 ROM-END---------- */
    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) * 0.0625;
    else
        f_tem = s_tem * 0.0625;

    return f_tem;

}


static void DS18B20_WriteByte(uint8_t dat) {
    uint8_t i, testb;
    conf_ptr->out_mode_set();
    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) {
            DS18B20_DQ_0;
            /* 1us < 这个延时 < 15us */
            conf_ptr->us_delay(8);
            DS18B20_DQ_1;
            conf_ptr->us_delay(58);
        } else {
            DS18B20_DQ_0;
            /* 60us < Tx 0 < 120us */
            conf_ptr->us_delay(70);
            DS18B20_DQ_1;
            /* 1us < Trec(恢复时间) < 无穷大*/
            conf_ptr->us_delay(2);
        }
    }
}

/*
 * 从DS18B20读取一个bit
 */
static uint8_t DS18B20_ReadBit(void) {
    uint8_t dat;
    /* 读0和读1的时间至少要大于60us */
    conf_ptr->out_mode_set();
    /* 读时间的起始：必须由主机产生 >1us <15us 的低电平信号 */
    DS18B20_DQ_0;
    conf_ptr->us_delay(10);

    /* 设置成输入，释放总线，由外部上拉电阻将总线拉高 */
    conf_ptr->input_mode_set();
    //DHT11_DELAY_US(2);
    if (conf_ptr->read_data() == 1)
        dat = 1;
    else
        dat = 0;
    /* 这个延时参数请参考时序图 */
    conf_ptr->us_delay(45);
    return dat;
}

/*
 * 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;
}

static bool DS18B20_Presence(void) {
    uint8_t pulse_time = 0;

    /* 主机设置为上拉输入 */
    conf_ptr->input_mode_set();

    /* 等待存在脉冲的到来，存在脉冲为一个60~240us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15~60us后给主机发一个存在脉冲
     */
    while (conf_ptr->read_data() && pulse_time < 100) {
        pulse_time++;
        conf_ptr->us_delay(1);
    }
    /* 经过100us后，存在脉冲都还没有到来*/
    if (pulse_time >= 100)
        return 1;
    else
        pulse_time = 0;

    /* 存在脉冲到来，且存在的时间不能超过240us */
    while (!conf_ptr->read_data() && pulse_time < 240) {
        pulse_time++;
        conf_ptr->us_delay(1);
    }
    if (pulse_time >= 240)
        return false;
    else
        return true;
}

测试配置

/*******************************************************************************
 Copyright (c) [scl]。保留所有权利。
 ******************************************************************************/
#include "app_conf.h"

#define APP_CONF_ENABLE_DS18B20 (1)
#if APP_CONF_ENABLE_DS18B20

#include "ds18b20/module-ds18b20.h"

#define DBG_ENABLE
#define DBG_SECTION_NAME "DS18B20"
#define DBG_LEVEL DBG_LOG // DBG_LOG DBG_INFO DBG_WARNING DBG_ERROR

#include "sys_dbg.h"

/*-********************************************DS18B20变量定义******************************************-*/
static DS18B20_conf_t ds18b20_conf;
static stm_pin_define_t *ds18b20_pin_ptr = NULL;

static void out_mode_set(void) { stm32_pin_define_mode_set(ds18b20_pin_ptr, pin_mode_output); }

static void input_mode_set(void) { stm32_pin_define_mode_set(ds18b20_pin_ptr, pin_mode_input); }

static void send_data(uint32_t status) { stm32_pin_define_set(ds18b20_pin_ptr, status); }

static uint32_t read_data(void) { return stm32_pin_define_read(ds18b20_pin_ptr); }

/*-********************************************DS18B20_pre_init******************************************-*/
static void DS18B20_pre_init() {
    ds18b20_pin_ptr = stm_get_pin(PE6);
    ds18b20_conf.us_delay = bsp_us_delay_nop;
    ds18b20_conf.out_mode_set = out_mode_set;
    ds18b20_conf.input_mode_set = input_mode_set;
    ds18b20_conf.send_data = send_data;
    ds18b20_conf.read_data = read_data;
    DS18B20_conf_set(&ds18b20_conf);
}

sys_pre_init_export(DS18B20, DS18B20_pre_init);

/*-********************************************DS18B20_init******************************************-*/
static void DS18B20_init() {
    while (!DS18B20_Driver_Init()) {

    };
    LOG_D("DS18B20_Driver_Init ok");

}

sys_init_export(DS18B20, DS18B20_init);

/*-***********************************************DS18B20_after_init***************************************-*/
static void DS18B20_after_init() {
    uint8_t uc, ucDs18b20Id[8];
    DS18B20_readId(ucDs18b20Id); // 读取 DS18B20 的序列号
    os_ps("DS18B20_readId:");
    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
        os_ps("%X", ucDs18b20Id[i]);
    }
    os_ps("\r\n");

    while (true) {
        float temp = DS18B20_GetTemp_MatchRom(ucDs18b20Id);

        LOG_D("TEMP is %0.3f", temp);
        HAL_Delay(1000);
    }
}

sys_after_init_export(DS18B20, DS18B20_after_init);

/*-**************************************DS18B20内部使用************************************************-*/


#endif //APP_CONF_ENABLE_DS18B20

结果