完美实现STM32单总线挂多个DS18B20

完美实现STM32单总线挂多个DS18B20

一般常见的STM32的关于DS18B20的例程都是检测一个传感器，代码一般都是跳过ROM检测，直接获取温度值。这种写法并不适用于单总线上挂载多个DS18B20的情况，Sandeepin的这个代码就是针对这种情况完善的单总线挂多个DS18B20检测，实现获取每个DS18B20的ID和温度。

　　主要的DS18B20时序代码没变，增加了搜索ROM函数，获取温度时先匹配ID。

　　核心代码如下：

　　DS18B20.c文件代码：

#include "DS18B20.h"
#include "Delay.h"
#include "stdio.h" // printf用

#define DS18B20_GPIO_NUM                 GPIO_Pin_5
#define DS18B20_GPIO_X                  GPIOC
#define RCC_APB2Periph_DS18B20_GPIO_X   RCC_APB2Periph_GPIOC

#define DS18B20_DQ_OUT_Low          GPIO_ResetBits(DS18B20_GPIO_X,DS18B20_GPIO_NUM)
#define DS18B20_DQ_OUT_High         GPIO_SetBits(DS18B20_GPIO_X,DS18B20_GPIO_NUM)
#define DS18B20_DQ_IN               GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_GPIO_X,DS18B20_GPIO_NUM)

#define MaxSensorNum 8
unsigned char DS18B20_ID[MaxSensorNum][8];  // 存检测到的传感器DS18B20_ID的数组,前面的维数代表单根线传感器数量上限
unsigned char DS18B20_SensorNum;            // 检测到的传感器数量(从1开始，例如显示1代表1个，8代表8个)

// 配置DS18B20用到的I/O口
void DS18B20_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_DS18B20_GPIO_X, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_GPIO_NUM;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(DS18B20_GPIO_X, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(DS18B20_GPIO_X, DS18B20_GPIO_NUM);
}

// 引脚输入
void DS18B20_Mode_IPU(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_GPIO_NUM;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(DS18B20_GPIO_X, &GPIO_InitStructure);
}

// 引脚输出
void DS18B20_Mode_Out(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_GPIO_NUM;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(DS18B20_GPIO_X, &GPIO_InitStructure);

}

// 复位，主机给从机发送复位脉冲
void DS18B20_Rst(void)
{
    DS18B20_Mode_Out();
    DS18B20_DQ_OUT_Low;     // 产生至少480us的低电平复位信号
    Delay_us(480);
    DS18B20_DQ_OUT_High;    // 在产生复位信号后，需将总线拉高
    Delay_us(15);
}

// 检测从机给主机返回的应答脉冲。从机接收到主机的复位信号后，会在15~60us后给主机发一个应答脉冲
u8 DS18B20_Answer_Check(void)
{
    u8 delay = 0;
    DS18B20_Mode_IPU(); // 主机设置为上拉输入
    // 等待应答脉冲（一个60~240us的低电平信号 ）的到来
    // 如果100us内，没有应答脉冲，退出函数，注意：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 (DS18B20_DQ_IN&&delay < 100)
    {
        delay++;
        Delay_us(1);
    }
    // 经过100us后，如果没有应答脉冲，退出函数
    if (delay >= 100)//Hu200
        return 1;
    else
        delay = 0;
    // 有应答脉冲，且存在时间不超过240us
    while (!DS18B20_DQ_IN&&delay < 240)
    {
        delay++;
        Delay_us(1);
    }
    if (delay >= 240)
        return 1;
    return 0;
}

// 从DS18B20读取1个位
u8 DS18B20_Read_Bit(void)
{
    u8 data;
    DS18B20_Mode_Out();
    DS18B20_DQ_OUT_Low; // 读时间的起始：必须由主机产生 >1us <15us 的低电平信号
    Delay_us(2);
    DS18B20_DQ_OUT_High;
    Delay_us(12);
    DS18B20_Mode_IPU();// 设置成输入，释放总线，由外部上拉电阻将总线拉高
    if (DS18B20_DQ_IN)
        data = 1;
    else
        data = 0;
    Delay_us(50);
    return data;
}

// 从DS18B20读取2个位
u8 DS18B20_Read_2Bit(void)//读二位 子程序
{
    u8 i;
    u8 dat = 0;
    for (i = 2; i > 0; i--)
    {
        dat = dat << 1;
        DS18B20_Mode_Out();
        DS18B20_DQ_OUT_Low;
        Delay_us(2);
        DS18B20_DQ_OUT_High;
        DS18B20_Mode_IPU();
        Delay_us(12);
        if (DS18B20_DQ_IN)  dat |= 0x01;
        Delay_us(50);
    }
    return dat;
}

// 从DS18B20读取1个字节
u8 DS18B20_Read_Byte(void)  // read one byte
{
    u8 i, j, dat;
    dat = 0;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        j = DS18B20_Read_Bit();
        dat = (dat) | (j << i);
    }
    return dat;
}

// 写1位到DS18B20
void DS18B20_Write_Bit(u8 dat)
{
    DS18B20_Mode_Out();
    if (dat)
    {
        DS18B20_DQ_OUT_Low;// Write 1
        Delay_us(2);
        DS18B20_DQ_OUT_High;
        Delay_us(60);
    }
    else
    {
        DS18B20_DQ_OUT_Low;// Write 0
        Delay_us(60);
        DS18B20_DQ_OUT_High;
        Delay_us(2);
    }
}

// 写1字节到DS18B20
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
{
    u8 j;
    u8 testb;
    DS18B20_Mode_Out();
    for (j = 1; j <= 8; j++)
    {
        testb = dat & 0x01;
        dat = dat >> 1;
        if (testb)
        {
            DS18B20_DQ_OUT_Low;// 写1
            Delay_us(10);
            DS18B20_DQ_OUT_High;
            Delay_us(50);
        }
        else
        {
            DS18B20_DQ_OUT_Low;// 写0
            Delay_us(60);
            DS18B20_DQ_OUT_High;// 释放总线
            Delay_us(2);
        }
    }
}

//初始化DS18B20的IO口，同时检测DS的存在
u8 DS18B20_Init(void)
{
    DS18B20_GPIO_Config();
    DS18B20_Rst();
    return DS18B20_Answer_Check();
}

// 从ds18b20得到温度值，精度：0.1C，返回温度值（-550~1250），Temperature1返回浮点实际温度
float DS18B20_Get_Temp(u8 i)
{
    //u8 flag;
    u8 j;//匹配的字节
    u8 TL, TH;
    short Temperature;
    float Temperature1;
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Answer_Check();
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
    DS18B20_Write_Byte(0x44);// convert
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Answer_Check();

    // DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
    //匹配ID，i为形参
    DS18B20_Write_Byte(0x55);
    for (j = 0; j < 8; j++)
    {
        DS18B20_Write_Byte(DS18B20_ID[i][j]);
    }

    DS18B20_Write_Byte(0xbe);// convert
    TL = DS18B20_Read_Byte(); // LSB
    TH = DS18B20_Read_Byte(); // MSB
    if (TH & 0xfc)
    {
        //flag=1;
        Temperature = (TH << 8) | TL;
        Temperature1 = (~Temperature) + 1;
        Temperature1 *= 0.0625;
    }
    else
    {
        //flag=0;
        Temperature1 = ((TH << 8) | TL)*0.0625;
    }
    return Temperature1;
}

// 自动搜索ROM
void DS18B20_Search_Rom(void)
{
    u8 k, l, chongtuwei, m, n, num;
    u8 zhan[5];
    u8 ss[64];
    u8 tempp;
    l = 0;
    num = 0;
    do
    {
        DS18B20_Rst(); //注意：复位的延时不够
        Delay_us(480); //480、720
        DS18B20_Write_Byte(0xf0);
        for (m = 0; m < 8; m++)
        {
            u8 s = 0;
            for (n = 0; n < 8; n++)
            {
                k = DS18B20_Read_2Bit();//读两位数据

                k = k & 0x03;
                s >>= 1;
                if (k == 0x01)//01读到的数据为0 写0 此位为0的器件响应
                {
                    DS18B20_Write_Bit(0);
                    ss[(m * 8 + n)] = 0;
                }
                else if (k == 0x02)//读到的数据为1 写1 此位为1的器件响应
                {
                    s = s | 0x80;
                    DS18B20_Write_Bit(1);
                    ss[(m * 8 + n)] = 1;
                }
                else if (k == 0x00)//读到的数据为00 有冲突位 判断冲突位
                {
                    //如果冲突位大于栈顶写0 小于栈顶写以前数据 等于栈顶写1
                    chongtuwei = m * 8 + n + 1;
                    if (chongtuwei > zhan[l])
                    {
                        DS18B20_Write_Bit(0);
                        ss[(m * 8 + n)] = 0;
                        zhan[++l] = chongtuwei;
                    }
                    else if (chongtuwei < zhan[l])
                    {
                        s = s | ((ss[(m * 8 + n)] & 0x01) << 7);
                        DS18B20_Write_Bit(ss[(m * 8 + n)]);
                    }
                    else if (chongtuwei == zhan[l])
                    {
                        s = s | 0x80;
                        DS18B20_Write_Bit(1);
                        ss[(m * 8 + n)] = 1;
                        l = l - 1;
                    }
                }
                else
                {
                    //没有搜索到
                }
            }
            tempp = s;
            DS18B20_ID[num][m] = tempp; // 保存搜索到的ID
        }
        num = num + 1;// 保存搜索到的个数
    } while (zhan[l] != 0 && (num < MaxSensorNum));
    DS18B20_SensorNum = num;
    //printf("DS18B20_SensorNum=%d\r\n",DS18B20_SensorNum);
}

　　DS18B20.h文件代码：

#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H

#include "stm32f10x.h"

u8 DS18B20_Init(void);
u8 DS18B20_Read_Byte(void);
u8 DS18B20_Read_Bit(void);
u8 DS18B20_Answer_Check(void);
void  DS18B20_GPIO_Config(void);
void  DS18B20_Mode_IPU(void);
void  DS18B20_Mode_Out(void);
void  DS18B20_Rst(void);
void  DS18B20_Search_Rom(void);
void  DS18B20_Write_Byte(u8 dat);
float DS18B20_Get_Temp(u8 i);

#endif

　　main.c文件代码：

#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"//strlen、memset用到
#include "USART.h"
#include "Delay.h"
#include "DS18B20.h"

extern unsigned char DS18B20_ID[8][8];//检测到的传感器ID存数组
extern unsigned char DS18B20_SensorNum;

int main(void)
{
    u8 num=0;
    USART1_init(9600);
    while(DS18B20_Init())//初始化DS18B20,兼检测18B20
    {
        printf("DS18B20 Check Failed!\r\n");
    }
    printf("DS18B20 Ready!\r\n");
    while(1)
    {
        DS18B20_Search_Rom();
        printf("DS18B20_SensorNum:%d\r\n",DS18B20_SensorNum);
      for(num=0;num<DS18B20_SensorNum;num++)
        {
            printf("ID:%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x TM:%.2f\r\n",DS18B20_ID[num][0],DS18B20_ID[num][1],DS18B20_ID[num][2],DS18B20_ID[num][3],DS18B20_ID[num][4],DS18B20_ID[num][5],DS18B20_ID[num][6],DS18B20_ID[num][7],DS18B20_Get_Temp(num));
        }
        printf("\r\n");
        Delay_s(2);
    }
}

　　运行结果如图：

　　帮严博士出本科题的时候，出了一个DS18B20的分布式温度检测系统，要求肯定不仅仅是这篇文章的简略例子了。不仅单总线，一块单片机还要挂多总线，实现更多传感器数据采集，最好还配上上位机，反正把自己能想到的东西都加进来了，把一个简单的DS18B20包装得高大上。