1-wire总线上挂载多个18b20温度传感器的用法

DS18B20是常用的数字温度传感器，具有体积小，精度高，占用硬件资源少等优点。

它的突出优点在于采用单总线（1-wire）的接口方式，与微处理器连接时仅需要一根信号线即可实现双向通讯。甚至供电线也可以不用，直接通过寄生方式从信号线上取电，可只连接信号线（DQ）和GND即可使用。

DS18B20内部具有64位固化在ROM中的序列号，可以用来识别不同器件；所以，在单总线上，可以挂载多个DS18B20，以实现最少的连接挂载多个器件。

本文主要介绍在单总线上挂载多个DS18B20温度传感器的使用方法。

首先了解一下单总线的硬件结构，看其datasheet里的结构图：

这个图里说明，DS18B20在输出时，是靠拉低DQ通信线实现低电平输出，靠释放DQ通信线（被上拉电阻拉高）来实现高电平输出。

也就是说它可以实现“线与”。多个DS18B20同时输出时，只要有一个低电平，则DQ通信线就会被拉低，只有低电平能被识别，只有都为高电平是，总线上才是高电平。单总线上识别不同的DS18B20就是靠“线与”来解决通信冲突的。

当单总线上挂载多个DS18B20时，MCU必须知道每个DS18B20内部固化的64bit序列号，才能分别和它们通信。所以MCU如何获取DS18B20内部的序列号，就是解决问题的关键。

DALLAS官方给出的文档中，介绍了通过单总线获取DS18B20内部序列号ID的方法，访问每个bit时，分为三步：

先读取第一位；

再读取第一位的补码；

通过读取的数据和补码，和下表对应的结论，来判断总线上的器件状态：

 

然后写一位数据，告诉从器件，主机MCU选择了哪些器件继续通信；如果从机当前ROM码全为0，则写0；如果从机当前ROM码全为1，则写；如果从机当前ROM码有0也有1，则MCU可以先写0，选择为0的器件继续通信；等本次后续的bit位都搜索完后，再回到此处，选择为1的器件，到另一个分支搜索。

MCU就是通过不断循环、回溯，完成所有器件的搜索，获取所有器件的序列号。

描述起来有点难懂，可以看具体的例子：

假如总线上挂载了三个DS18B20，我们命名为a、b、c器件，为简化处理，假设器件ID只有两位，分别是：01、00、11；MCU从低位开始读取。

a)第一轮通信

主机MCU先读取第1位，a的最低位为1、b的最低位为0、c的最低位为1，由于最低位有0，所以总线数据会被识别为0；

再读取第1位的补码，a的最低位补码为0、b的最低位补码为1、c的最低位补码为0，则总线数据也会被识别为0；

主机MCU识别到两次都为0，则知道总线上有器件为0、也有器件为1；则主机MCU需要选择一条路径继续访问；如果我们的算法选择优先访问0的路径；则向总线上写入一个0位；三个从器件收到发送来的0后，只有b器件的对应位符合，则下一次通信时，a、c器件都不会再响应；

b)第二轮通信

主机MCU开始读取第2位，由于只有b器件响应，则读到0；

再读取第2位的补码，由于只有b器件响应，可以读到1；

主机MCU两次读取到0、1，则可以判定总线上的器件该位为0；

又因为，上一轮选择的是0路径，加上本次识别到的0，则可以断定，总线上有一个器件的ID是00；识别完ID的总长度（2位）后，本次搜索结束。

c)回溯后再次通信

与第一轮通信类似，最后写入的位改为1；则只有a、c器件的对应位符合，后续只有a、c器件会继续通信，b器件不再响应；

主机MCU开始读取第二位，读取到0；

读取补码，读到0；

则主机可以断定，第二位有0、也有1；再加上上一轮通信中选择的1路径，则可以断定，总线上有两个器件：10和11。

至此，所有ID搜索完毕，搜索的示意见下图：

实际的DS18B20的ID有64bit，搜索的原理是一样的，以此可以获取总线上所有器件的ID，之后就可以通过ID来访问特定器件了。

一种实现搜索ID的方法如下代码所示：

 该算法来源于网络。另外，DALLAS官方也给出了效率更高的一种实现方法，代码比较长，这里就不贴了，感兴趣的可以在文末留言自行获取。

如果总线上只挂载了一个器件，通常我们可以不用理会序列号ID，直接跳过ID号识别这个步骤，如下示例来访问：

Ds18Write(0xcc); //跳过ID号指令

Ds18Write(0xbe); //读取指令

当获取了ID号之后，我们就可以通过指定ID号来访问特定的器件，如下示例访问：

Ds18Write8Btye(DS18B20_ID); //写入8Btye（即64bit）的ID号

Ds18Write(0xbe); //读取指令

这样，我们就可以分别获取每个器件的数据了，实现了单总线上挂载多个DS18B20的操作。

本文相关的代码，可以关注我的公众号“小白白学电子”，留言“资料”获取：