網(wǎng)上DS18B20的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)代碼一大堆，簡簡單單的就能夠移植成功，獲得溫度值，但是為什么代碼這么寫？為什么要延時那么長的時間？不對照手冊仔細(xì)分析時序圖，還真是不明白為什么。
下面我們就來詳細(xì)剖析一下DS18B20的驅(qū)動函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。
DS18B20 簡介
DS18B20數(shù)字溫度傳感器是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器。其測溫范圍為-55℃~+125℃（-67℉~+257℉），64位只讀存儲器的片序列號。從而允許多只DS18B20同時并聯(lián)在一根單線總線上；
華氏度和攝氏度換算關(guān)系：
（華氏度－32）×5÷9=攝氏度
DS18B20可以用一個微控制器的GPIO引腳去控制。器件內(nèi)部高速暫存器區(qū)含有兩個字節(jié)的溫度寄存器，用來存儲溫度傳感器輸出的數(shù)據(jù)。
此外，高速暫存器區(qū)還有上下溫度報警寄存器（TH和TL），和一個字節(jié)的配置寄存器。
配置寄存器允許用戶將溫度的精度設(shè)置為9~12位對應(yīng)的分辨率為0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃。上電默認(rèn)為12位轉(zhuǎn)換精度。
- DS18B20存儲器圖
實(shí)際使用中，當(dāng)只是為了測溫，只需用到字節(jié)1，字節(jié)2和字節(jié)5。應(yīng)用環(huán)境中如果沒有強(qiáng)干擾，不是十分嚴(yán)格的話，不做校驗(yàn)也可以。
其中，暫存寄存器中的字節(jié)5包含著配置寄存器，配置寄存器內(nèi)容如下圖所示：
用戶通過改變上表中R0和R1的值來配置DS18B20的分辨率。上電默認(rèn)為R0=1及R1=1（12位分辨率）。
- 溫度/數(shù)據(jù)對應(yīng)表：
溫度轉(zhuǎn)換后，溫度轉(zhuǎn)換的值將會保存在暫存存儲器的溫度寄存器中，并且DS18B20將會恢復(fù)到閑置狀態(tài)。
TH，TL和配置寄存器是EEPROM，存儲的數(shù)據(jù)在器件掉電時不會消失。
DS18B20的另一個功能是可以在沒有外部電源供電的情況下工作。當(dāng)總線處于高電平狀態(tài)，DQ與上拉電阻連接通過單總線對器件供電。
同時處于高電平狀態(tài)的總線信號對內(nèi)部電容（Cpp）充電，在總線處于低電平狀態(tài)時，該電容提供能量給器件。
這種提供能量的形式被稱為“寄生電源”；
寄生電源模式時，VDD引腳必須接地。
- “寄生電源”供電方式
- 外部電源供電方式
原理圖
外觀及封裝
- TO-92封裝
- 防水型不銹鋼封裝
采用導(dǎo)熱性高的密封膠灌封，保證了溫度傳感器的高靈敏性，極小的溫度延遲。
芯片每個引腳均用熱縮管隔開，防止短路，內(nèi)部封膠，防水防潮。
引腳說明紅線：VCC綠線：GND黃線：DQ，傳感器數(shù)據(jù)總線
驅(qū)動實(shí)現(xiàn)
INITIALIZATION TIMING
在初始化序列期間，總線控制器拉低總線并保持至少480us以發(fā)送一個復(fù)位脈沖，返回釋放總線，進(jìn)入接收狀態(tài)（等待DS18B20應(yīng)答）。
總線釋放后，單總線由上拉電阻拉到高電平。
當(dāng)DS18B20探測到I/O引腳上的上升沿后，等待15-60us，然后其以拉低總線60-240us的方式發(fā)出存在脈沖。至此，初始化時序完畢。
所以，初始化成功的標(biāo)志就是能否讀到DS18B20這個先低后高的脈沖時序，并且拉低的時間要滿足60-240us。
復(fù)位DS18B20的代碼如下：
//復(fù)位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)
{
DS18B20_IO_OUT(); //總線設(shè)置為輸出模式
DS18B20_DQ_OUT=0; //主機(jī)拉低總線
delay_us(750);
DS18B20_DQ_OUT=1; //釋放總線，產(chǎn)生的上升沿能被DS18B20檢測到
delay_us(15); //延時15us之后，等待DS18B20發(fā)送的低電平信號到達(dá)。
}
//等待DS18B20的回應(yīng)
//返回1:未檢測到DS18B20的存在
//返回0:存在
u8 DS18B20_Check(void)
{
u8 retry=0;
DS18B20_IO_IN(); //總線設(shè)置為輸入模式
while (DS18B20_DQ_IN&&retry<200) //等待拉低總線60-240us的低電平
{
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=200)return 1;
else retry=0;
while (!DS18B20_DQ_IN&&retry<240)
{
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=240)
return 1;
return 0;
}READ/WRITE TIME SLOT TIMING DIAGRAM
DS18B20的寫時序（見下圖）：
主機(jī)在寫時隙向DS18B20寫入數(shù)據(jù)，其中分為寫”0”時隙，和寫”1”時隙?？偩€主機(jī)使用寫“1”時間隙向DS18B20寫入邏輯1，使用寫“0”時間隙向DS18B20寫入邏輯0。
所有的寫時隙必須有最少60us的持續(xù)時間，相鄰兩個寫時隙必須要有最少1us的恢復(fù)時間。兩種寫時隙都通過主機(jī)拉低總線產(chǎn)生（見下圖）。
為了產(chǎn)生寫1時隙，在拉低總線后主機(jī)必須在15μs內(nèi)釋放總線。在總線被釋放后，由于上拉電阻將總線恢復(fù)為高電平。
為了產(chǎn)生寫”0”時隙，在拉低總線后主機(jī)必須繼續(xù)拉低總線以滿足時隙持續(xù)時間的要求(至少60μs)。
在主機(jī)產(chǎn)生寫時隙后，DS18B20會在其后的15~60us的一個時間段內(nèi)采樣單總線（DQ）。在采樣的時間窗口內(nèi)，如果總線為高電平，主機(jī)會向DS18B20寫入1；如果總線為低電平，主機(jī)會向DS18B20寫入0。
綜上所述，所有的寫時隙必須至少有60us的持續(xù)時間。相鄰兩個寫時隙必須要有最少1us的恢復(fù)時間。所有的寫時隙（寫0和寫1）都由拉低總線產(chǎn)生。
//寫一個字節(jié)到DS18B20
//dat：要寫入的字節(jié)
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
{
u8 j;
u8 testb;
DS18B20_IO_OUT(); //設(shè)置DQ為輸出模式
for (j=1;j<=8;j++)
{
testb=dat&0x01;
dat=dat>>1;
if (testb)
{
DS18B20_DQ_OUT=0;// Write 1
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT=1;
delay_us(60);
}
else
{
DS18B20_DQ_OUT=0;// Write 0
delay_us(60); // 等待DS18B20來采集信號
DS18B20_DQ_OUT=1;
delay_us(2);
}
}
}DS18B20的讀時序（見下圖）：
主機(jī)發(fā)起讀時序時，DS18B20僅被用來傳輸數(shù)據(jù)給控制器。因此，總線控制器在發(fā)出讀指令后必須立刻開始讀時序。
所有讀時序必須最少60us，包括兩個讀周期間至少1us的恢復(fù)時間。
當(dāng)總線控制器把數(shù)據(jù)線從高電平拉到低電平時，讀時序開始，數(shù)據(jù)線必須至少保持1us，然后總線被釋放。
DS18B20 通過拉高或拉低總線來傳輸”1”或”0”。
當(dāng)傳輸邏輯”0”結(jié)束后，總線將被釋放，通過上拉電阻回到上升沿狀態(tài)。
從DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在讀時序的下降沿出現(xiàn)后15us 內(nèi)有效。因此，總線控制器在讀時序開始后必須把I/O口設(shè)置為輸入模式，以讀取I/O口狀態(tài)。
陰影部分為DS18B20釋放總線的時刻，總線為空閑狀態(tài)。
//從DS18B20讀取一個位
//返回值：1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void) // read one bit
{
u8 data;
DS18B20_IO_OUT(); //設(shè)置總線為輸出模式
DS18B20_DQ_OUT=0;
delay_us(2); //拉低最少1us
DS18B20_DQ_OUT=1; //拉低再升高，產(chǎn)生讀時序
DS18B20_IO_IN(); //設(shè)置總線為輸入模式
delay_us(12);
if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
else data=0;
delay_us(50);
return data;
}
//從DS18B20讀取一個字節(jié)
//返回值：讀到的數(shù)據(jù)
u8 DS18B20_Read_Byte(void) // read one byte
{
u8 i,j,dat;
dat=0;
for (i=1;i<=8;i++)
{
j=DS18B20_Read_Bit();
dat=(j<<7)|(dat>>1);
}
return dat;
}- DS18B20的功能命令
- 獲取溫度值
要獲取溫度值，我們需要發(fā)送上面功能命令0x44，然后發(fā)送讀取暫存寄存器命令0xBE，然后我們只需要獲得暫存器中的9個字節(jié)的前兩個字節(jié)即可。
要獲得DS18B20的溫度值，需要按照下表中的順序依次發(fā)送功能命令。
獲取溫度的具體代碼實(shí)現(xiàn)如下：
//開始溫度轉(zhuǎn)換
void DS18B20_Start(void)// ds18b20 start convert
{
DS18B20_Rst();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
DS18B20_Write_Byte(0x44);// convert
}
//從ds18b20得到溫度值
//精度：0.1C
//返回值：溫度值 （-550~1250）
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
u8 temp;
u8 TL,TH;
short tem;
DS18B20_Start (); // ds18b20 start convert
DS18B20_Rst();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
DS18B20_Write_Byte(0xbe);// convert
TL=DS18B20_Read_Byte(); // LSB
TH=DS18B20_Read_Byte(); // MSB
if(TH>7)
{
TH=~TH;
TL=~TL;
temp=0;//溫度為負(fù)
}else temp=1;//溫度為正
tem=TH; //獲得高八位
tem<<=8;
tem+=TL;//獲得底八位
tem=(float)tem*0.625;//轉(zhuǎn)換
if(temp)return tem; //返回溫度值
else return -tem;
}跳過ROM序列號檢測命令（0xCCH），對于單片DS18B20在線的系統(tǒng)，該命令允許主機(jī)跳過ROM序列號檢測而直接對寄存器操作，從而節(jié)省時間，對于多片DS18B20在線系統(tǒng)，該命令將引起數(shù)據(jù)沖突。
如果主機(jī)只是對一個DS18B20進(jìn)行操作，進(jìn)而不需要讀取ROM編碼了，只要發(fā)送跳過ROM（0xCCH）命令，就可以進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換和讀取操作了。
- 獲取DS18B20內(nèi)部ID序列號
因?yàn)樵蹅兛偩€上只有一個DS18B20設(shè)備，所以直接發(fā)送0x33指令即可READ ROM。
DS18B20中有一個64位光刻ROM，按說明書說法，開始（最低）8位是產(chǎn)品類型標(biāo)號，對于DS18B20來說都是（28H），接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。
光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。
讀取ROM方法：先復(fù)位DS18B20，成功后執(zhí)行讀取ROM命令（33H），然后將這64位以8個字節(jié)的方式存入數(shù)組。
獲取DS18B20內(nèi)部ID序列號的具體代碼實(shí)現(xiàn)如下：
DS18B20_Rst();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0x33);
for(i = 0; i < 8;i++)
{
arrDS18B20ID[i] = DS18B20_Read_Byte();
}
sprintf((char *)dtbuf,"DS18B20 ID is %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X\r\n", arrDS18B20ID[0], arrDS18B20ID[1], arrDS18B20ID[2], arrDS18B20ID[3], arrDS18B20ID[4], arrDS18B20ID[5], arrDS18B20ID[6], arrDS18B20ID[7]);
printf((u8 *)dtbuf,strlen((char *)dtbuf));我手里的兩個DS18B20得到的結(jié)果如下所示：
由上可以看出，首字節(jié)都是0x28，即產(chǎn)品類型都是一樣的。