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STM32F1使用HAL库驱动DS18B20_stm32 ds18b20 hal库

作者：你好赵伟 | 2024-03-01 03:29:31

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stm32 ds18b20 hal库

目录

DS18B20概述

工程配置

 命令手册

单总线协议

 初始化时序

 写时序

读时序

读取温度

驱动附录

DS18B20概述

 DS18B20是一款单总线（one wire）芯片，因此其DQ引脚与单片机相连的IO口既要是输入也要是输出，cubeMX的初始化引脚设置只能选择其一，这里我们使用手动配置引脚。

工程配置

先用cubeMX生成一个工程模板，初始化时钟等等。

 命令手册

 这里有两个重要的指令，0x44表示触发芯片进行温度转化，0xbe表示请求读取温度转化后的值。

还有一个常用指令为0xCC，意义是跳过读取芯片ROM而节约时间。

单总线协议

由于是单总线协议，要想写指令，收数据都要遵循其标准，下面查看其时序

 初始化时序

单片机将DQ线拉低480us至960us后释放总线，ds18b20检测到总线电平变化，会等待15-60us，这段时间总线电平被电阻拉高，然后ds18b20会将总线拉低60-240us，作为应答信号，表明总线上存在ds18b20芯片。然后ds18b20释放总线，电阻将总线拉高。

整个过程为初始化

代码如下

  1. void onewire_init()
  2. {
  3. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  4. 	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  5. 	GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  6. 	GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;
  7. 	GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;
  8. 	GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
  9. 	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  10. 	
  11. 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
  12. 	HAL_Delay_us(500);
  13. 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);
  14. 	HAL_Delay_us(50);
  15. 	
  16. 	onewire_release();
  17. 	HAL_Delay_us(500);
  18. }

用逻辑分析仪检测如下

实际应答时间约为110us 

 写时序

写时序分为写0时序和写1时序.

写0时序

单片机拉低总线，产生一个下降沿并保持总线低电平60us-120us，在这期间，18b20会在下降沿出现后大约15us-60us内读取总线电平。然后单片机释放总线，由上拉电阻拉高，直至下一次写时序，这段时间为恢复时间，需要大于1us

写1时序

单片机拉低总线，产生一个下降沿并保持总线低电平1-15us，在这期间，18b20会在下降沿出现后大约15us-60us内读取总线电平。然后单片机释放总线，由上拉电阻拉高，直至下一次写时序，这段时间为恢复时间，需要大于1us

  1. void onewire_write(uint8_t dat)
  2. {
  3. 	onewire_hold();
  4. 	if(dat==0)
  5. 	{
  6. 		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
  7. 		HAL_Delay_us(60);
  8. 		onewire_release();
  9. 		HAL_Delay_us(2);
  10. 	}
  11. 	else
  12. 	{
  13. 		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
  14. 		HAL_Delay_us(2);
  15. 		onewire_release();
  16. 		HAL_Delay_us(60);
  17. 	}
  18. }

读时序

 

读时序分为读0时序和读1时序

读0时序

单片机拉低总线并至少保持1us的总线低电平，然后释放总线，此时总线电平将由18b20决定，单片机在下降沿后15us处读取总线电平值，为低电平

读1时序

单片机拉低总线并至少保持1us的总线低电平，然后释放总线，此时总线电平将由18b20决定，单片机在下降沿后15us处读取总线电平值，为高电平

  1. uint8_t onewire_read()
  2. {
  3. 	uint8_t t;
  4. 	onewire_hold();
  5. 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
  6. 	HAL_Delay_us(2);
  7. 	onewire_release();
  8. 	HAL_Delay_us(12);
  9. 	t=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_9);
  10. 	HAL_Delay_us(50);
  11. 	return t;
  12. }

读取温度

  1. float ds18b20_getTemp()
  2. {
  3. 	uint16_t temp;
  4. 	float value;
  5. 	uint8_t lsb,msb;
  6. 	onewire_init();
  7. 	onewire_sendbyte(0xcc);
  8. 	onewire_sendbyte(0x44);
  9. 	HAL_Delay(750);
  10. 	onewire_init();
  11. 	onewire_sendbyte(0xcc);
  12. 	onewire_sendbyte(0xbe);
  13. 	lsb=onewire_readbyte();
  14. 	msb=onewire_readbyte();
  15. 	temp=msb;
  16. 	temp=(temp<<8)+lsb;
  17.     if((temp&0xf800)==0xf800)
  18. 	{
  19. 		temp=(~temp)+1;
  20. 		value=temp*(-0.0625);
  21. 	}
  22. 	else
  23. 	{
  24. 		value=temp*0.0625;	
  25. 	}
  26. 	return value;	
  27. }

逻辑分析仪波形

 上图为开启温度转化的引脚逻辑电平变化

上图为读取温度值

读取到的值为0000 0001 1011 1110

 由图可知为16*1+8*1+2*1+1*1+0.5+0.25+0.125=27.875°C

与串口显示温度值一致

 至此，ds18b20的温度转化，温度读取已经完成

驱动附录

onewire.c

  1. #include "onewire.h"
  2.  
  3. void HAL_Delay_us(uint32_t nus)
  4. {
  5. 	uint32_t ticks;
  6. 	uint32_t told,tnow,tcnt=0;
  7. 	uint32_t reload=SysTick->LOAD;
  8. 	ticks=nus*72;
  9. 	told=SysTick->VAL;
  10. 	while(1)
  11. 	{
  12. 		tnow=SysTick->VAL;
  13. 		if(tnow!=told)
  14. 		{
  15. 			if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;
  16. 			else tcnt+=reload-tnow+told;
  17. 			told=tnow;
  18. 			if(tcnt>=ticks)break;
  19. 		}
  20. 	}
  21. }
  22. void onewire_release()
  23. {
  24. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  25. 	GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;
  26. 	GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;
  27. 	GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;
  28. 	GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
  29. 	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  30. }
  31. void onewire_hold()
  32. {
  33. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  34. 	GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  35. 	GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;
  36. 	GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_PULLUP;
  37. 	GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
  38. 	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  39. }
  40. void onewire_init()
  41. {
  42. 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  43. 	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  44. 	GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  45. 	GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;
  46. 	GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;
  47. 	GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
  48. 	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  49. 	
  50. 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
  51. 	HAL_Delay_us(500);
  52. 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);
  53. 	HAL_Delay_us(50);
  54. 	
  55. 	onewire_release();
  56. 	HAL_Delay_us(500);
  57. }
  58.  
  59. void onewire_write(uint8_t dat)
  60. {
  61. 	onewire_hold();
  62. 	if(dat==0)
  63. 	{
  64. 		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
  65. 		HAL_Delay_us(60);
  66. 		onewire_release();
  67. 		HAL_Delay_us(2);
  68. 	}
  69. 	else
  70. 	{
  71. 		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
  72. 		HAL_Delay_us(2);
  73. 		onewire_release();
  74. 		HAL_Delay_us(60);
  75. 	}
  76. }
  77.  
  78. uint8_t onewire_read()
  79. {
  80. 	uint8_t t;
  81. 	onewire_hold();
  82. 	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);
  83. 	HAL_Delay_us(2);
  84. 	onewire_release();
  85. 	HAL_Delay_us(12);
  86. 	t=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_9);
  87. 	HAL_Delay_us(50);
  88. 	return t;
  89. }
  90.  
  91. void onewire_sendbyte(uint8_t dat)
  92. {
  93. 	uint8_t i;
  94. 	for(i=0;i<8;i++)
  95. 	{
  96. 		if((dat&0x01)==1)
  97. 			onewire_write(1);
  98. 		else
  99. 			onewire_write(0);
  100. 		dat=dat>>1;
  101. 	}
  102. }
  103. uint8_t onewire_readbyte(void)    // read one byte
  104. {        
  105.     uint8_t i,j,dat;
  106.     dat=0;
  107. 	for (i=1;i<=8;i++) 
  108. 	{
  109.         j=onewire_read();
  110.         dat=(j<<7)|(dat>>1);
  111.     }						    
  112.     return dat;
  113. }

onewire.h

  1. #ifndef ONEWIRE_H
  2. #define ONEWIRE_H
  3. #include "main.h"
  4. void onewire_init();
  5. void onewire_write(uint8_t dat);
  6. uint8_t onewire_read();
  7. uint8_t onewire_readbyte(void);
  8. void onewire_sendbyte(uint8_t dat);
  9. #endif

ds18b20.c

  1. #include "ds18b20.h"
  2. #include "onewire.h"
  3. void ds18b20_init()
  4. {
  5. 	onewire_init();
  6. }
  7. float ds18b20_getTemp()
  8. {
  9. 	uint16_t temp;
  10. 	float value;
  11. 	uint8_t lsb,msb;
  12. 	onewire_init();
  13. 	onewire_sendbyte(0xcc);
  14. 	onewire_sendbyte(0x44);
  15. 	HAL_Delay(750);
  16. 	onewire_init();
  17. 	onewire_sendbyte(0xcc);
  18. 	onewire_sendbyte(0xbe);
  19. 	lsb=onewire_readbyte();
  20. 	msb=onewire_readbyte();
  21. 	temp=msb;
  22. 	temp=(temp<<8)+lsb;
  23.     if((temp&0xf800)==0xf800)
  24. 	{
  25. 		temp=(~temp)+1;
  26. 		value=temp*(-0.0625);
  27. 	}
  28. 	else
  29. 	{
  30. 		value=temp*0.0625;	
  31. 	}
  32. 	return value;
  33. 	
  34. }

ds18b20.h

  1. #ifndef DS18B20_H
  2. #define DS18B20_H
  3. #include "main.h"
  4.  
  5. void ds18b20_init();
  6. float ds18b20_getTemp();
  7. #endif

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