基于FS4412的DS18B20温度采集编程实现（1-时序分析）

作者：秦老师,华清远见嵌入式学院讲师。

一、DS18B20简介

DS18B20是常用的数字温度计。DS18B20数字温度计提供9至12位（可配置）温度读数，表明该设备的温度。

信息通过单总线接口被发送到DS18B20或从DS18B20发出，因此从中央微处理器到DS18B20只有需要一个线（和地线）。

读，写和进行温度转换所需要的电源，可以由数据线本身来提供，无需外部电源。 由于每个DS18B20含有唯一的序列号，多个DS18B20可以挂载在一条单总线上。这允许在许多不同的地方，放置温度传感器。

这个功能是非常有用的，可以应用在包括HVAC环境控制，建筑物内部的温度感应， 设备或机械，过程监测和控制等领域。

二、DS18B20硬件连接

        
DS18B20引脚图    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　DS18B20 原理图

DS18B20 有三个引脚。根据原理图可知，DS18B20采用了外部供电的连接方式，而DQ引脚上拉10k电阻。DQ引脚连接在4412芯片的GPK1_1 引脚上面。

三、DS18B20时序分析

DS18B20是一个单总线，输入和输出都是通过DQ引脚，我们需要根据时序图，不断的操作DQ这个引脚，实现具体的功能。

(一)ds18b20复位时序和函数实现

通过复位信号，可以检测DS18B20是否工作正常，并通知DS18B20准备通信。

（1）4412拉低DQ引脚，复位周期开始。

（2）DQ引脚上的低电平保持480us—960us 的时间，然后释放总线。

（3）4412延时16us—60us等待DS18B20应答。

（4）DS18B20拉低DQ引脚60us—240us，表示应答。

4412读取DQ引脚电平，如果是低电平，表示初始化完成。

（5）DS18B20应答信号结束后，释放总线，DQ引脚被上拉电阻拉高，复位周期结束。

实现ds18b20的复位代码：

void DS18_Reset()
        {
                GPK1.PUD = 0; //GPK1_1 禁止上下拉
                GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4; //设置GPK1_1为输出引脚
                GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1); //设置GPK1_1 输出‘0’，拉低DQ引脚
                delay_us(700); //延时 600us
                GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //GPK1_1释放总线
                GPK1.CON &= ~(0xF << 4); //设置GPK1_1为输入引脚
                while(GPK1.DAT & (0x1 << 1)); //等待DS18B20应答信号 （DQ引脚低电平）
                while(!(GPK1.DAT & (0x1 << 1))); //等待DS18B20应答信号结束（DQ引脚高电平）
        }

(二)ds18b20写时序和函数实现

当我们需要从DS18B20写数据的时候，必须严格DS18B20的写时序，进行操作。

向DS18B20写逻辑0操作：

（1）4412拉低DQ引脚，写周期开始。

（2）DQ引脚保持低电平15us左右。

（3）DQ引脚继续保持低电平20us--45us。

（4）释放总线。

向DS18B20写逻辑1操作：

（1）4412拉低DQ引脚，写周期开始。

（2）DQ引脚上的低电平保持大于1us后，拉高DQ引脚 ，总共15us。

（3）DQ引脚继续保持高电平20us—45us

（4）释放总线。

实现向DS18B20写入一个字节代码：

void DS18_Write(unsigned char data)
        {
                 unsigned char i;
                 GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4;     //设置GPK1_1为输出引脚
        
                 for(i = 0; i < 8; i++)
                 {
                           GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                          //设置GPK1_1 输出1
                           delay_us(1);                                  //延时1us
                           GPK1.DAT &= ~(0x1 <<
1);                                                //设置GPK1_1 输出0形成下降沿
                           delay_us(12);                                 //延时12us，大于1us小于15us
                           if(data & 0x1)                                                                //如果数据最低位为1
                                    GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                     //设置GPK1_1 输出1
                           delay_us(40);                                                               //延时40us
                           data = data >> 2;                               //数据右移1位
                 }
        }

(三)ds18b20写时序和函数实现

当我们需要从DS18B20读数据的时候，必须严格DS18B20的读时序，进行操作。

（1）通过4412拉低DQ引脚，读周期开始。

（2）DQ引脚上的低电平至少保持1us 的时间，然后释放引脚。

（3）4412延时几us（留物理电平反应时间），读取DQ引脚的数据。

注意：根据图中MASTER SAMPLES指示，从拉低电平转换开始，留给物理电平转换时间，到最后4412的对DQ引脚读取操作应给在15us之内完成。

（4）15us后读时隙结束时，DQ引脚将通过外部上拉电阻拉回高电平。

4412延时45us等待读周期结束。

实现向DS18B20读入一个字节数据代码：

unsigned char DS18_Read()
        {
                 unsigned char i, Temp = 0;                                                       //初始化接受变量Temp为0
                 for(i = 0; i < 8; i++)
                 {
                           GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4;  //设置GPK1_1为输出引脚
                           GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                                 //设置GPK1_1 输出1
                           GPK1.DAT &= ~(0x1 <<
1);                                                        //设置GPK1_1
输出0,形成下降沿
                           GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                                      //GPK1_1释放总线
                           GPK1.CON &= ~(0xF <<
4);                                           //设置GPK1_1为输出引脚
                           Temp >>= 1;                                    //接受变量右移1位
                           if(GPK1.DAT & (0x1 <<
1))                                                       
//读取DQ引脚，如果DQ为1
                                    Temp |= 0x80;                              //接受变量Temp，最高位置1
                           delay_us(30);                                   //延时30us
                 }
                 return Temp;                                          //返回接受变量
        }

文章来源：华清远见嵌入式学院，原文地址：http://www.embedu.org/Column/Column909.htm

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