/********************************************************************** * Copyright: (C)2024 LingYun IoT System Studio * Author: GuoWenxue * * Description: Temperature sensor DS18B20 driver on ISKBoard * * ChangeLog: * Version Date Author Description * V1.0.0 2024.08.29 GuoWenxue Release initial version * ***********************************************************************/ #include "main.h" #include "miscdev.h" /* 微秒级延时函数 udelay() 在该头文件中声明 */ /* 使用 HAL_Delay() 定义一个新的毫秒级的延时宏 mdelay(), 与Linux内核风格保持一致 */ #define mdelay(ms) HAL_Delay(ms) /* 定义一个 GPIO 口的结构体类型，它有两个成员 */ typedef struct w1_gpio_s { GPIO_TypeDef *group; /* 这个GPIO口在哪个组 */ uint16_t pin; /* 这个GPIO口的引脚号 */ } w1_gpio_t; /* DS18B20 上的数据通信口 DQ 连到了 CPU 的 PA12 引脚上 */ static w1_gpio_t W1Dat = { .group = GPIOA, .pin = GPIO_PIN_12, }; /* 下面定义了一些DS18B20通信DQ引脚的操作宏，这里之所以用宏而不是函数是 * 减少函数调用的CPU开销。在下面宏中最后面出现的 \ 为断行符，如果不清楚 * 的话，可以自行 Deepseek 搜索学习：宏定义 断行符 */ /* 这里定义了一个宏，用来初始化DQ引脚：设置为输入模式，并使能内部上拉 */ #define W1DQ_Input() \ { \ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; \ GPIO_InitStruct.Pin = W1Dat.pin; \ GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; \ GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; \ GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; \ HAL_GPIO_Init(W1Dat.group, &GPIO_InitStruct); \ } /* 这里定义了一个宏，用来把 DQ 引脚设置为推挽输出模式 */ #define W1DQ_Output() \ { \ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; \ GPIO_InitStruct.Pin = W1Dat.pin; \ GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; \ GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; \ GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; \ HAL_GPIO_Init(W1Dat.group, &GPIO_InitStruct); \ } /* 这里定义了一个宏，用来写控制 DQ 引脚时输出高电平还是低电平 */ #define W1DQ_Write(x) HAL_GPIO_WritePin(W1Dat.group, W1Dat.pin, \ (x==1)?GPIO_PIN_SET:GPIO_PIN_RESET) /* 这里定义了一个宏，用来读 DQ 引脚，当前时高电平还是低电平 */ #define W1DQ_Read() HAL_GPIO_ReadPin(W1Dat.group, W1Dat.pin) /* 这里定义了一个枚举，用来定义低电平和高电平 */ enum { LOW, /* 低电平：LOW=0 */ HIGH, /* 高电平: LOW=1 */ }; /* 单总线上的所有通信都是以初始化序列开始，Master发出初始化信号后等待从设备的应答信号，以确定从设备是否存在并能正常工作。 */ static int ds18b20_reset(void) { int time = 0; int present = 0; /* 设置默认值没有探测到 DS18B20 */ /* 设置 DQ 引脚为输出模式 */ W1DQ_Output(); /* 主机(CPU)输出低电平，并保持低电平时间至少 480us，以产生复位脉冲。 */ W1DQ_Write(LOW); udelay(480); /* 接着主机(CPU)释放总线， 4.7K 的上拉电阻将单总线拉高，延时 15～60 us，并进入接收模式(Rx) */ W1DQ_Write(HIGH); udelay(60); W1DQ_Input(); /* DS18B20芯片在收到主机发送过来的这个复位脉冲后，将会拉低总线 60~240 us，以产生低电平应答脉冲 */ while( W1DQ_Read() && time<240) { time++; udelay(1); } /* 如果 time<240 则说明上面的while()循环是因为W1DQ_Read()读到了低电平(0) 跳出的，而不是超时 * 跳出。这也就意味着CPU在这段期间读到了低电平，探测到DS18B20芯片了。 */ if( time < 240 ) present = 1; /* 释放总线并维持至少480us */ W1DQ_Output(); udelay(480-time); return present; } /* * 写 0 时序：主机输出低电平，延时 60us，然后释放总线，延时 2us； * 写 1 时序：主机输出低电平，延时 2us，然后释放总线，延时 60us； */ void ds18b20_write_byte(uint8_t byte) { uint8_t i = 0; /* 设置 DS18B20的DQ引脚为输出模式 */ W1DQ_Output(); /* 1个字节包含8个位，DS18B20数据发送是LSB(低位先发送) */ for(i=0; i<8; i++) { /* DS18B20的写0逻辑是将 DQ 拉低>=60us 后拉高,写1逻辑是拉低<=15us后拉高 */ /* 这里先将 DS18B20 的 DQ 线线拉低 10us(<15us) */ W1DQ_Write(LOW); udelay(10); /* 判断当前位是1还是0 */ if( byte & 0x1 ) W1DQ_Write(HIGH); /* 如果当前位是1，则现在就拉成高电平，这样低电平维持时间 10us */ else W1DQ_Write(LOW); /* 如果当前位是0，则继续维持低电平，这样低电平维持时间位 10+下面的60us */ /* 无论是写0还是写1，DQ的写时序都要大于15+15+30=60us */ udelay(60); /* 发送0/1数据位完成后，拉高总线并延时 2us */ W1DQ_Write(HIGH); udelay(2); /* 该字节数据右移1位，即再发下一个高位数据 */ byte >>= 1; } } /* 当总线控制器把数据线从高电平拉到低电平时，读时序开始，数据线必须至少保持1us，然后总线被释放。 * DS18B20 通过拉高或拉低总线上来传输”1”或”0”。 */ uint8_t ds18b20_read_byte(void) { uint8_t i = 0; uint8_t byte = 0; /* 1个字节包含8个位，DS18B20数据发送是LSB(低位先发送)，所以读也是LSB */ for(i=0; i<8; i++) { /* 当CPU把数据线DQ拉低至少1us后，读时序开始。*/ W1DQ_Output(); W1DQ_Write(LOW); udelay(2); /* CPU拉高DQ释放总线 */ W1DQ_Write(HIGH); udelay(2); /* CPU设置DQ为输入模式，等待DS18B20发数据过来，注意此时需要靠上拉电阻将总线拉成高电平 */ W1DQ_Input(); /* DS18B20开始以 LSB (lower bit first) 模式发送数据 */ if( W1DQ_Read() ) { byte |= 1<>= 1; if ( mix ) crc ^= 0x8C; //POLYNOMIAL; byte >>= 1; } } return crc==checksum ? 1 : 0; } /* 读取 DS18B20 的采样温度值 */ static inline int ds18b20_read(uint8_t *out, int bytes) { uint8_t buf[9]; uint8_t i = 0; /* CPU给DS18B02发送复位信号并探测芯片是否存在 */ if( !ds18b20_reset() ) return -1; /* 这里我们不关心ROM中的16位产品序列号，就发送 Skip ROM 命令跳过SN的读取 */ ds18b20_write_byte(0xCC); /* 发送 Read Scratchpad 命令开始读取DS18B20的采样温度值 */ ds18b20_write_byte(0xBE); buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第1个字节是温度值的低字节(LSB) */ buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第2个字节是温度值的高字节(MSB) */ buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第3个字节不关心 */ buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第4个字节不关心 */ buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第5个字节是用户配置寄存器，也不关系 */ buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第6个字节保留(0xFF) */ buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第7个字节保留 */ buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第8个字节保留(0x10) */ buf[i++] = ds18b20_read_byte(); /* 第9个字节是CRC校验和 */ /* 将读取到的前8个字节数据按照CRC公司计算校验和，与第9个字节做对比看是否匹配 */ if( !ds18b20_checkcrc(buf, 8, buf[8]) ) { return -2; /* CRC校验失败就返回错误值 */ } /* CRC校验通过就输出读到的2字节温度采样原始数据 */ out[0]=buf[0]; out[1]=buf[1]; return 0; } int ds18b20_sample(float *temperature) { uint8_t byte[2]; uint8_t sign; uint16_t temp; static uint8_t firstin = 1; if( !temperature ) return -1; /* 发送开始采样的命令 */ if( ds18b20_convert()<0 ) return -2; /* 芯片datasheet说明第一次启动采样最大需要750ms完成，否则将会在100ms内完成采样 */ if( firstin ) { mdelay(750); firstin = 0; } else { mdelay(100); } /* 开始从DS18B20传感器读取2字节的原始数据 */ if( ds18b20_read(byte, 2)<0 ) return -3; /* 采样温度值两个字节，共16位。其中byte[0]为低字节、byte[1]为高字节： * LSB: Bits[0:3]为小数位 2^(-4) ~ 2^(-1) Bits[4:7]为整数位:2^0~2^3 * MSB: Bits[0:2]为为整数位:2^4~2^6 Bits[3:7]为符号位: 全1表示温度为负值 */ /* 高字节的低3位为温度整数值，高8位为符号位。*/ if( byte[1]> 0x7 ) { /* 如果>7(低三位最大为111=7)，说明为负值 */ temp = ~(byte[1]<<8|byte[0]) + 1; sign=0; } else { temp = byte[1]<<8 | byte[0]; sign=1; } /* DS18b20默认工作精度为12位，高8位是整数部分，低4位为小数部分。小数部分刻度为0.0625(1/16) */ *temperature = (temp>>4) + (temp&0xF)*0.0625 ; if( !sign ) { *temperature = -*temperature; } return 0; }