英创信息技术基于DS18B20测温系统解决思路
英创嵌入式主板以其优异的稳定性、独特的设计及方便使用等优点，在嵌入式领域占有一席之地。在工业现场，经常有监测环境温度的需求，本方案应用ds18b20为温度采集芯片，与英创嵌入式主板的gpio相连，就可以组成完整的测温系统。由于ds18b20每条总线上可以最多接8个测温点，那么英创嵌入式主板至少可以接64个测温点。
ds18b20数字温度计是dallas公司生产的1-wire即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温，测量温度范围在-55°c到+125°c之间，数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择；并且内部有温度上、下限告警设置，使用非常方便。
to-92封装的ds18b20的引脚排列见图1，其引脚功能描述见表1。
表1 ds18b20详细引脚功能描述：
序号
名称
引脚功能描述
1
gnd
地信号
2
dq
数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚
当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源
3
vdd
可选的vdd引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地
ds18b20的使用方法
由于ds18b20采用的是1-wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对嵌入式主板来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用gpio的方法来模拟单总线的协议时序来完成对ds18b20芯片的访问。在本示例中，只需把管脚2接英创嵌入式主板的gpio，管脚3接5v电源，管脚1接地，就可以搭建起测试环境，如图二所示。如果需要测试多点温度，可以把多个ds18b20并起。
由于ds18b20是在一根i/o线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。ds18b20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将嵌入式主板作为主设备，单总线器件作为从设备。每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件送回数据，在进行写命令后，主机需要启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。
下面是18b20的时序图，根据时序的要求，改变gpio的电平，可以完成18b20的操作。
ds18b20复位时序
根据以上ds18b20的时序，初始化的函数如下：
init18b20（）
{
char flag;
outbit（1）;
delayus（1）;
outbit（0）;
delayus（600）; // 复位信号480—960us
outbit（1）;
delayus（60）; // 等待15-60us
if（readbit（）） // 检查存在电平，如果为低，说明18b20正确复位
{
printf（‘init fail’）;
return false; // detect 1820 fail！
}
else
{
sleep（1）;
outbit（1）;
return true; // detect 1820 success！
}
}
ds18b20的数据读写时通过时间间隙处理位和命令字来确认信息交换。
ds18b20的写时间隙
当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间隙开始。有两种写时间隙：写1时间隙和写0时间隙。所有写时间隙必须最少持续60us，包括两个写周期间至少1us的恢复时间。
i/o线电平变低后，ds18b20在一个15us到60us的窗口内对i/o线采样。如果线上是高电平，就是写1，如果线上是低电平，就是写0。如图所示。
void ds18b20：：writebyte（uchar wr）
{
uchar i;
outbit（1）;
delayus（1）;
for （i=0;i《8;i++） // 写8bit
{
outbit（0） ; // 总线拉低，写间隙开始
delayus（10）; // 延时 2-12us
outbit（wr&0x01） ; // 写数据到总线
delayus（30）; // 在15us-60us之间采用
outbit（1）; // 释放总线
wr 》》= 1;
delayus（2）;
}
sleep（1）; // 字节之间最好间隔的稍微长一点
}
ds18b20的读时间隙
当从ds18b20读取数据时，主机生成读时间隙。当主机把数据线从高电平拉到低电平时，读时间隙开始，数据线必须保持至少1us；从ds8b20输出的数据在读时间隙的下降沿出现后15us内有效。对于ds18b20的读时隙是从主机把总线拉低之后，在15微秒之内就得释放单总线，以让ds18b20把数据传输到单总线上。ds18b20在完成一个读时序过程，至少要60us才能完成。
根据以上的读时序图，读字节函数如下：
uchar ds18b20：：readbyte（）
{
uchar i，u=0;
outbit（1）;
delayus（1）;
for（i=0;i《8;i++） // 读一字节
{
outbit（0） ; // 总线拉低，读间隙开始
delayus（2）;
outbit（1） ; // 拉高总线
delayus（4）; // 在1-14us之内读取总线数据
u 》》= 1;
if（readbit（）==1） u |= 0x80;
delayus（60）; // 读取数据周期至少60us
outbit（1） ;
}
return（u）;
}
在读温度之前，要先启动温度转换，如果采用寄生电源供电，温度转换的时间应该大于500毫秒。对于一条总线的多个18b20来说，启动转换不需要匹配18b20的rom地址。
void ds18b20：：startconvert（）
{
init18b20 （）;
writebyte（0xcc）; // 跳过rom
writebyte（0x44）; // 启动转换命令
}
在读指定的18b20时，就要先发匹配命令，再发rom序列号，具体请参考下面的程序：
void ds18b20：：temperatuerresult（char id）
{
uchar i;
init18b20 （）;
writebyte（0x55）; // 匹配rom地址
for（i=0;i《8;i++） // 发18b20地址码
{
writebyte（b20rom［id］［i］）;
}
writebyte（0xbe）; // 发读温度命令
read_bytes（2）; // 前2个字节为温度值
temp=temp_buff［1］&0x0f; // 去掉符号位
temp=temp《《8;
temp=temp+temp_buff［0］;
temperature=temp*0.0625; // 得到温度值
}
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怎么测量单相电机的电容好坏
配电网堪称电力传输“最后10公里” 配电网和能源互联网建设将全面提速
用晶体管设计电路使太阳能电板白天充电
解读分析亚洲各个国家的5G发展现状及对比
集电极和发射极的判别
星型结构拓扑的优缺点有哪些?
控制类寄存器的两种实现方式
华为禁令生效后中芯国际会给华为供货
深度解析数据存储技术发展趋势
ds18b20数字温度计是dallas公司生产的1-wire即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温，测量温度范围在-55°c到+125°c之间，数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择；并且内部有温度上、下限告警设置，使用非常方便。
to-92封装的ds18b20的引脚排列见图1，其引脚功能描述见表1。
表1 ds18b20详细引脚功能描述：
序号
名称
引脚功能描述
1
gnd
地信号
2
dq
数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚
当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源
3
vdd
可选的vdd引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地
ds18b20的使用方法
由于ds18b20采用的是1-wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对嵌入式主板来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用gpio的方法来模拟单总线的协议时序来完成对ds18b20芯片的访问。在本示例中，只需把管脚2接英创嵌入式主板的gpio，管脚3接5v电源，管脚1接地，就可以搭建起测试环境，如图二所示。如果需要测试多点温度，可以把多个ds18b20并起。
由于ds18b20是在一根i/o线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。ds18b20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将嵌入式主板作为主设备，单总线器件作为从设备。每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件送回数据，在进行写命令后，主机需要启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。
下面是18b20的时序图，根据时序的要求，改变gpio的电平，可以完成18b20的操作。
ds18b20复位时序
根据以上ds18b20的时序，初始化的函数如下：
init18b20（）
{
char flag;
outbit（1）;
delayus（1）;
outbit（0）;
delayus（600）; // 复位信号480—960us
outbit（1）;
delayus（60）; // 等待15-60us
if（readbit（）） // 检查存在电平，如果为低，说明18b20正确复位
{
printf（‘init fail’）;
return false; // detect 1820 fail！
}
else
{
sleep（1）;
outbit（1）;
return true; // detect 1820 success！
}
}
ds18b20的数据读写时通过时间间隙处理位和命令字来确认信息交换。
ds18b20的写时间隙
当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间隙开始。有两种写时间隙：写1时间隙和写0时间隙。所有写时间隙必须最少持续60us，包括两个写周期间至少1us的恢复时间。
i/o线电平变低后，ds18b20在一个15us到60us的窗口内对i/o线采样。如果线上是高电平，就是写1，如果线上是低电平，就是写0。如图所示。
void ds18b20：：writebyte（uchar wr）
{
uchar i;
outbit（1）;
delayus（1）;
for （i=0;i《8;i++） // 写8bit
{
outbit（0） ; // 总线拉低，写间隙开始
delayus（10）; // 延时 2-12us
outbit（wr&0x01） ; // 写数据到总线
delayus（30）; // 在15us-60us之间采用
outbit（1）; // 释放总线
wr 》》= 1;
delayus（2）;
}
sleep（1）; // 字节之间最好间隔的稍微长一点
}
ds18b20的读时间隙
当从ds18b20读取数据时，主机生成读时间隙。当主机把数据线从高电平拉到低电平时，读时间隙开始，数据线必须保持至少1us；从ds8b20输出的数据在读时间隙的下降沿出现后15us内有效。对于ds18b20的读时隙是从主机把总线拉低之后，在15微秒之内就得释放单总线，以让ds18b20把数据传输到单总线上。ds18b20在完成一个读时序过程，至少要60us才能完成。
根据以上的读时序图，读字节函数如下：
uchar ds18b20：：readbyte（）
{
uchar i，u=0;
outbit（1）;
delayus（1）;
for（i=0;i《8;i++） // 读一字节
{
outbit（0） ; // 总线拉低，读间隙开始
delayus（2）;
outbit（1） ; // 拉高总线
delayus（4）; // 在1-14us之内读取总线数据
u 》》= 1;
if（readbit（）==1） u |= 0x80;
delayus（60）; // 读取数据周期至少60us
outbit（1） ;
}
return（u）;
}
在读温度之前，要先启动温度转换，如果采用寄生电源供电，温度转换的时间应该大于500毫秒。对于一条总线的多个18b20来说，启动转换不需要匹配18b20的rom地址。
void ds18b20：：startconvert（）
{
init18b20 （）;
writebyte（0xcc）; // 跳过rom
writebyte（0x44）; // 启动转换命令
}
在读指定的18b20时，就要先发匹配命令，再发rom序列号，具体请参考下面的程序：
void ds18b20：：temperatuerresult（char id）
{
uchar i;
init18b20 （）;
writebyte（0x55）; // 匹配rom地址
for（i=0;i《8;i++） // 发18b20地址码
{
writebyte（b20rom［id］［i］）;
}
writebyte（0xbe）; // 发读温度命令
read_bytes（2）; // 前2个字节为温度值
temp=temp_buff［1］&0x0f; // 去掉符号位
temp=temp《《8;
temp=temp+temp_buff［0］;
temperature=temp*0.0625; // 得到温度值
}
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