英創(chuàng)嵌入式主板以其優(yōu)異的穩(wěn)定性、獨(dú)特的設(shè)計(jì)及方便使用等優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式領(lǐng)域占有一席之地。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常有監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度的需求，本方案應(yīng)用DS18B20為溫度采集芯片，與英創(chuàng)嵌入式主板的GPIO相連，就可以組成完整的測(cè)溫系統(tǒng)。由于DS18B20每條總線上可以最多接8個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，那么英創(chuàng)嵌入式主板至少可以接64個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。
DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1-Wire即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫，測(cè)量溫度范圍在-55°C到+125°C之間，數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇；并且內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置，使用非常方便。
TO-92封裝的DS18B20的引腳排列見(jiàn)圖1，其引腳功能描述見(jiàn)表1。

表1 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述：

DS18B20的使用方法

由于DS18B20采用的是1-Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)嵌入式主板來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用GPIO的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì)DS18B20芯片的訪問(wèn)。在本示例中，只需把管腳2接英創(chuàng)嵌入式主板的GPIO，管腳3接5V電源，管腳1接地，就可以搭建起測(cè)試環(huán)境，如圖二所示。如果需要測(cè)試多點(diǎn)溫度，可以把多個(gè)DS18B20并起。

由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將嵌入式主板作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件送回?cái)?shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需要啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。

下面是18B20的時(shí)序圖，根據(jù)時(shí)序的要求，改變GPIO的電平，可以完成18B20的操作。

DS18B20復(fù)位時(shí)序

根據(jù)以上DS18B20的時(shí)序，初始化的函數(shù)如下：

Init18b20（）

{

char flag;

OutBit（1）;

Delayus（1）;

OutBit（0）;

Delayus（600）; // 復(fù)位信號(hào)480—960us

OutBit（1）;

Delayus（60）; // 等待15-60us

if（ReadBit（）） // 檢查存在電平，如果為低，說(shuō)明18B20正確復(fù)位

{

printf（‘init fail’）;

return false; // detect 1820 fail！

}

else

{

Sleep（1）;

OutBit（1）;

return true; // detect 1820 success！

}

}

DS18B20的數(shù)據(jù)讀寫時(shí)通過(guò)時(shí)間間隙處理位和命令字來(lái)確認(rèn)信息交換。

DS18B20的寫時(shí)間隙

當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時(shí)候，寫時(shí)間隙開(kāi)始。有兩種寫時(shí)間隙：寫1時(shí)間隙和寫0時(shí)間隙。所有寫時(shí)間隙必須最少持續(xù)60us，包括兩個(gè)寫周期間至少1us的恢復(fù)時(shí)間。

I/O線電平變低后，DS18B20在一個(gè)15us到60us的窗口內(nèi)對(duì)I/O線采樣。如果線上是高電平，就是寫1，如果線上是低電平，就是寫0。如圖所示。

void DS18B20：：WriteByte（uchar wr）

{

uchar i;

OutBit（1）;

Delayus（1）;

for （i=0;i《8;i++） // 寫8bit

{

OutBit（0） ; // 總線拉低，寫間隙開(kāi)始

Delayus（10）; // 延時(shí) 2-12us

OutBit（wr&0x01） ; // 寫數(shù)據(jù)到總線

Delayus（30）; // 在15us-60us之間采用

OutBit（1）; // 釋放總線

wr 》》= 1;

Delayus（2）;

}

Sleep（1）; // 字節(jié)之間最好間隔的稍微長(zhǎng)一點(diǎn)

}

DS18B20的讀時(shí)間隙

當(dāng)從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)生成讀時(shí)間隙。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從高電平拉到低電平時(shí)，讀時(shí)間隙開(kāi)始，數(shù)據(jù)線必須保持至少1us；從DS8B20輸出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)間隙的下降沿出現(xiàn)后15us內(nèi)有效。對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把總線拉低之后，在15微秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少要60us才能完成。

根據(jù)以上的讀時(shí)序圖，讀字節(jié)函數(shù)如下：

UCHAR DS18B20：：ReadByte（）

{

uchar i，u=0;

OutBit（1）;

Delayus（1）;

for（i=0;i《8;i++） // 讀一字節(jié)

{

OutBit（0） ; // 總線拉低，讀間隙開(kāi)始

Delayus（2）;

OutBit（1） ; // 拉高總線

Delayus（4）; // 在1-14us之內(nèi)讀取總線數(shù)據(jù)

u 》》= 1;

if（ReadBit（）==1） u |= 0x80;

Delayus（60）; // 讀取數(shù)據(jù)周期至少60us

OutBit（1） ;

}

return（u）;

}

在讀溫度之前，要先啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，如果采用寄生電源供電，溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間應(yīng)該大于500毫秒。對(duì)于一條總線的多個(gè)18B20來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換不需要匹配18B20的ROM地址。

void DS18B20：：StartConvert（）

{

Init18b20 （）;

WriteByte（0xcc）; // 跳過(guò)ROM

WriteByte（0x44）; // 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令

}

在讀指定的18B20時(shí)，就要先發(fā)匹配命令，再發(fā)ROM序列號(hào)，具體請(qǐng)參考下面的程序：

void DS18B20：：TemperatuerResult（char id）

{

uchar i;

Init18b20 （）;

WriteByte（0x55）; // 匹配ROM地址

for（i=0;i《8;i++） // 發(fā)18B20地址碼

{

WriteByte（b20rom［id］［i］）;

}

WriteByte（0xbe）; // 發(fā)讀溫度命令

read_bytes（2）; // 前2個(gè)字節(jié)為溫度值

temp=temp_buff［1］&0x0f; // 去掉符號(hào)位

temp=temp《《8;

temp=temp+temp_buff［0］;

Temperature=temp*0.0625; // 得到溫度值

}