目錄

一、 模塊介紹

1.1 簡介

1.2 主要特點

1.3 存儲器介紹

1.4 時序

1.5 命令

1.5.1 命令大全? ?

1.5.2 命令使用

1.5.3 使用示例

1.6 原理圖

二、 驅(qū)動程序

三、 應(yīng)用程序

四、 測試

一、 模塊介紹

1.1 簡介

????????DS18B20 溫度傳感器具有線路簡單、體積小的特點，用來測量溫度非常簡單，在一根通信線上可以掛載多個 DS18B20 溫度傳感器。用戶可以通過編程實現(xiàn)9~12 位的溫度讀數(shù)，每個 DS18B20 有唯一的 64 位序列號，保存在 rom 中，因此一條總線上可以掛載多個 DS18B20。

1.2 主要特點

■采用單總線接口僅需一個端口引腳進(jìn)行通信
■每顆芯片具有全球唯一的64位的序列號
■具有多點分布式測溫功能
■無需外圍元器件
■可通過數(shù)據(jù)線供電；供電電壓范圍為2.5V∽5.5V
■測度測量范圍為-55°C to +125°C(-67°F to +257°F)
■在-10°C∽70°C范圍內(nèi)精確度為±0.4°C
■溫度分辨率9-12位可選
■最高12位精度下，溫度轉(zhuǎn)換速度小于400ms
■具有用戶自定義的非易失性溫度報警設(shè)置
■報名搜索命令識別并標(biāo)識超過程序設(shè)定溫度的器件
■超強靜電保護能力：HBM 8000V MM 800V
■可提供貼片的MSOP8封裝和3腳的TO-90封裝
■應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、糧情測溫、溫度計或任何感熱系統(tǒng)

1.3 存儲器介紹

????????以前玩這個的時候都忽略這里了，就看時序圖和數(shù)據(jù)幀了。

????????DS18B20 內(nèi)部有個 64 位只讀存儲器（ ROM）和 64 位配置存儲器（ SCRATCHP）。64 位只讀存儲器（ ROM）包含序列號等，具體格式如下圖

????????低八位用于 CRC 校驗，中間 48 位是 DS18B20 唯一序列號，高八位是該系列產(chǎn)品系列號(固定為 28h)。因此，根據(jù)每個 DS18B20 唯一的序列號，可以實現(xiàn)一條總線上可以掛載多個 DS18B20 時，獲取指定 DS18B20 的溫度信息。

????????64 位配置存儲器（ SCRATCHP）由 9 個 Byte 組成，包含溫度數(shù)據(jù)、配置信息等，具體格式如下圖：

? Byte[0:1]：溫度值。也就是當(dāng)我們發(fā)出一個測量溫度的命令之后，還需
要發(fā)送一個讀內(nèi)存的命令才能把溫度值讀取出來。
? Byte[2:3]： TL 是低溫閾值設(shè)置， TH 是高溫閾值設(shè)置。當(dāng)溫度低于/超過
閾值，就會報警。 TL、 TH 存儲在 EEPROM 中，數(shù)據(jù)在掉電時不會丟失；
? Byte4：配置寄存器。用于配置溫度精度為 9、 10、 11 或 12 位。配置寄存
器也存儲在 EEPROM 中，數(shù)據(jù)在掉電時不會丟失；
? Byte[5:7]：廠商預(yù)留；
? Byte[8]： CRC 校驗碼。
?

1.4 時序

上面這些資料來源于這位老前輩的畢業(yè)設(shè)計翻譯，翻譯的挺好就是有點糊。

① ① 初始化時序
類似前面的 DHT11，主機要跟 DS18B20 通信，首先需要發(fā)出一個開始信號。
深黑色線表示由主機驅(qū)動信號，淺灰色線表示由 DS18B20 驅(qū)動信號。
最開始時引腳是高電平，想要開始傳輸信號，
a) 必須要拉低至少 480us，這是復(fù)位信號；
b) 然后拉高釋放總線，等待 15~60us 之后，
c) 如果 GPIO 上連有 DS18B20 芯片，它會拉低 60~240us。
如果主機在最后檢查到 60～240us 的低脈沖，則表示 DS18B20 初始化成功
② 寫時序
? 如果寫 0，拉低至少 60us(寫周期為 60-120us)即可；
? 如果寫 1，先拉低至少 1us，然后拉高，整個寫周期至少為 60us 即可
③ 讀時序
? 主機先拉低至少 1us，隨后讀取電平，如果為 0，即讀到的數(shù)據(jù)是 0，如果
為 1，即可讀到的數(shù)據(jù)是 1。
? 整個過程必須在 15us 內(nèi)完成， 15us 后引腳都會被拉高
?

1.5 命令

（這塊的圖直接用韋東山老師的了，原來的老哥翻譯的這個圖片太馬賽克了。但是韋老師的也不太好，后面有水印影響觀感。）

1.5.1 命令大全? ?

?????現(xiàn)在我們知道怎么發(fā) 1 位數(shù)據(jù)，收 1 位數(shù)據(jù)。發(fā)什么數(shù)據(jù)才能得到溫度值，這需要用到“命令”。DS18B20 中有兩類命令： ROM 命令、功能命令，列表如下：

1.5.2 命令使用

DS18B20 芯片手冊中有 ROM 命令、功能命令的流程圖，先貼出來，下一小節(jié)再舉例。

1.5.3 使用示例

????????總線上只一個 DS18B20 設(shè)備時，根據(jù)下表發(fā)送命令、讀取數(shù)據(jù)。 因為只有一個 DS18B20，所以不需要選擇設(shè)備，發(fā)出“ Skip ROM”命令。 然后發(fā)戶“ ConvertT”命令啟動溫度轉(zhuǎn)換；等待溫度轉(zhuǎn)換成功后，要讀數(shù)據(jù)前，也要發(fā)出“ Skip ROM”命令。 下表列得很清楚：

????????總線上有多個 DS18B20 設(shè)備時，根據(jù)下表發(fā)送命令、讀取數(shù)據(jù)。 首先肯定是要選中指定設(shè)備：使用“ Match ROM”命令發(fā)出 ROM Code 來選擇中設(shè)備； 然后發(fā)戶“Convert T”命令啟動溫度轉(zhuǎn)換； 等待溫度轉(zhuǎn)換成功后，要讀數(shù)據(jù)前，也要發(fā)出“Match ROM”命令、 ROM Code。 下表列得很清楚：

1.6 原理圖

二、 驅(qū)動程序

（今天破了一個案，dht11和ds18b20一點都不一樣，以前一直沒深入了解過ds18b20看來小覷它了）

#include "acpi/acoutput.h"
#include "asm-generic/errno-base.h"
#include "asm-generic/gpio.h"
#include "asm/gpio.h"
#include "asm/uaccess.h"
#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>

#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/timer.h>

struct gpio_desc{
	int gpio;
	int irq;
    char *name;
    int key;
	struct timer_list key_timer;
} ;

static struct gpio_desc gpios[] = {
    {115, 0, "ds18b20", },
};

/* 主設(shè)備號                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *gpio_class;

static spinlock_t ds18b20_spinlock;


static void ds18b20_udelay(int us)
{
	u64 time = ktime_get_ns();
	while (ktime_get_ns() - time < us*1000);
}

static int ds18b20_reset_and_wait_ack(void)
{
	int timeout = 100;

	gpio_set_value(gpios[0].gpio, 0);
	ds18b20_udelay(480);

	gpio_direction_input(gpios[0].gpio);

	/* 等待ACK */
	while (gpio_get_value(gpios[0].gpio) && timeout--)
	{
		ds18b20_udelay(1);
	}

	if (timeout == 0)
		return -EIO;

	/* 等待ACK結(jié)束 */
	timeout = 300;
	while (!gpio_get_value(gpios[0].gpio) && timeout--)
	{
		ds18b20_udelay(1);
	}
	if (timeout == 0)
		return -EIO;
	
	return 0;

}

static void ds18b20_send_cmd(unsigned char cmd)
{
	int i;
	
	gpio_direction_output(gpios[0].gpio, 1);

	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		if (cmd & (1<<i)) 
		{
			/* 發(fā)送1 */
			gpio_direction_output(gpios[0].gpio, 0);
			ds18b20_udelay(2);
			gpio_direction_output(gpios[0].gpio, 1);
			ds18b20_udelay(60);
		}
		else
		{
			/* 發(fā)送0 */
			gpio_direction_output(gpios[0].gpio, 0);
			ds18b20_udelay(60);		
			gpio_direction_output(gpios[0].gpio, 1);
		}
	}
}

static void ds18b20_read_data(unsigned char *buf)
{
	int i;
	unsigned char data = 0;

	gpio_direction_output(gpios[0].gpio, 1);
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		gpio_direction_output(gpios[0].gpio, 0);
		ds18b20_udelay(2);
		gpio_direction_input(gpios[0].gpio);
		ds18b20_udelay(15);
		if (gpio_get_value(gpios[0].gpio))
		{
			data |= (1<<i);
		}
		ds18b20_udelay(50);
		gpio_direction_output(gpios[0].gpio, 1);
	}

	buf[0] = data;
}

/********************************************************/  
/*DS18B20的CRC8校驗程序*/  
/********************************************************/   
/* 參考: https://www.cnblogs.com/yuanguanghui/p/12737740.html */   
static unsigned char calcrc_1byte(unsigned char abyte)   
{   
	unsigned char i,crc_1byte;     
	crc_1byte=0;                //設(shè)定crc_1byte初值為0  
	for(i = 0; i < 8; i++)   
	{   
		if(((crc_1byte^abyte)&0x01))   
		{   
			crc_1byte^=0x18;     
			crc_1byte>>=1;   
			crc_1byte|=0x80;   
		}         
		else     
			crc_1byte>>=1;   

		abyte>>=1;         
	}   
	return crc_1byte;   
}

/* 參考: https://www.cnblogs.com/yuanguanghui/p/12737740.html */   
static unsigned char calcrc_bytes(unsigned char *p,unsigned char len)  
{  
	unsigned char crc=0;  
	while(len--) //len為總共要校驗的字節(jié)數(shù)  
	{  
		crc=calcrc_1byte(crc^*p++);  
	}  
	return crc;  //若最終返回的crc為0，則數(shù)據(jù)傳輸正確  
}  


static int ds18b20_verify_crc(unsigned char *buf)
{
    unsigned char crc;

	crc = calcrc_bytes(buf, 8);

    if (crc == buf[8])
		return 0;
	else
		return -1;
}

static void ds18b20_calc_val(unsigned char ds18b20_buf[], int result[])
{
	unsigned char tempL=0,tempH=0;
	unsigned int integer;
	unsigned char decimal1,decimal2,decimal;

	tempL = ds18b20_buf[0]; //讀溫度低8位
	tempH = ds18b20_buf[1]; //讀溫度高8位

	if (tempH > 0x7f)      							//最高位為1時溫度是負(fù)
	{
		tempL    = ~tempL;         				    //補碼轉(zhuǎn)換，取反加一
		tempH    = ~tempH+1;      
		integer  = tempL/16+tempH*16;      			//整數(shù)部分
		decimal1 = (tempL&0x0f)*10/16; 			//小數(shù)第一位
		decimal2 = (tempL&0x0f)*100/16%10;			//小數(shù)第二位
		decimal  = decimal1*10+decimal2; 			//小數(shù)兩位
	}
	else
	{
		integer  = tempL/16+tempH*16;      				//整數(shù)部分
		decimal1 = (tempL&0x0f)*10/16; 					//小數(shù)第一位
		decimal2 = (tempL&0x0f)*100/16%10;				//小數(shù)第二位
		decimal  = decimal1*10+decimal2; 				//小數(shù)兩位
	}
	result[0] = integer;
	result[1] = decimal;
}

/* 實現(xiàn)對應(yīng)的open/read/write等函數(shù)，填入file_operations結(jié)構(gòu)體                   */
static ssize_t ds18b20_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	unsigned long flags;
	int err;
	unsigned char kern_buf[9];
	int i;
	int result_buf[2];

	if (size != 8)
		return -EINVAL;

	/* 1. 啟動溫度轉(zhuǎn)換 */
	/* 1.1 關(guān)中斷 */
	spin_lock_irqsave(&ds18b20_spinlock, flags);

	/* 1.2 發(fā)出reset信號并等待回應(yīng) */
	err = ds18b20_reset_and_wait_ack();
	if (err)
	{
		spin_unlock_irqrestore(&ds18b20_spinlock, flags);
		printk("ds18b20_reset_and_wait_ack err\n");
		return err;
	}

	/* 1.3 發(fā)出命令: skip rom, 0xcc */
	ds18b20_send_cmd(0xcc);

	/* 1.4 發(fā)出命令: 啟動溫度轉(zhuǎn)換, 0x44 */
	ds18b20_send_cmd(0x44);

	/* 1.5 恢復(fù)中斷 */
	spin_unlock_irqrestore(&ds18b20_spinlock, flags);

	/* 2. 等待溫度轉(zhuǎn)換成功 : 可能長達(dá)1s */
	set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
	schedule_timeout(msecs_to_jiffies(1000));

	/* 3. 讀取溫度 */
	/* 3.1 關(guān)中斷 */
	spin_lock_irqsave(&ds18b20_spinlock, flags);

	/* 3.2 發(fā)出reset信號并等待回應(yīng) */
	err = ds18b20_reset_and_wait_ack();
	if (err)
	{
		spin_unlock_irqrestore(&ds18b20_spinlock, flags);
		printk("ds18b20_reset_and_wait_ack second err\n");
		return err;
	}
	/* 3.3 發(fā)出命令: skip rom, 0xcc */
	ds18b20_send_cmd(0xcc);

	/* 3.4 發(fā)出命令: read scratchpad, 0xbe */
	ds18b20_send_cmd(0xbe);

	/* 3.5 讀9字節(jié)數(shù)據(jù) */
	for (i = 0; i < 9; i++)
	{
		ds18b20_read_data(&kern_buf[i]);
	}

	/* 3.6 恢復(fù)中斷 */
	spin_unlock_irqrestore(&ds18b20_spinlock, flags);

	/* 3.7 計算CRC驗證數(shù)據(jù) */
	err = ds18b20_verify_crc(kern_buf);
	if (err)
	{
		printk("ds18b20_verify_crc err\n");
		return err;
	}

	/* 4. copy_to_user */
	ds18b20_calc_val(kern_buf, result_buf);
	
	err = copy_to_user(buf, result_buf, 8);
	return 8;
}


/* 定義自己的file_operations結(jié)構(gòu)體                                              */
static struct file_operations gpio_key_drv = {
	.owner	 = THIS_MODULE,
	.read    = ds18b20_read,
};


/* 在入口函數(shù) */
static int __init ds18b20_init(void)
{
    int err;
    int i;
    int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]);
    
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

	spin_lock_init(&ds18b20_spinlock);
	
	for (i = 0; i < count; i++)
	{		
		err = gpio_request(gpios[i].gpio, gpios[i].name);
		gpio_direction_output(gpios[i].gpio, 1);
	}

	/* 注冊file_operations 	*/
	major = register_chrdev(0, "100ask_ds18b20", &gpio_key_drv);  /* /dev/gpio_desc */

	gpio_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_ds18b20_class");
	if (IS_ERR(gpio_class)) {
		printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
		unregister_chrdev(major, "100ask_ds18b20");
		return PTR_ERR(gpio_class);
	}

	device_create(gpio_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "myds18b20"); /* /dev/myds18b20 */
	
	return err;
}

/* 有入口函數(shù)就應(yīng)該有出口函數(shù)：卸載驅(qū)動程序時，就會去調(diào)用這個出口函數(shù)
 */
static void __exit ds18b20_exit(void)
{
    int i;
    int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]);
    
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

	device_destroy(gpio_class, MKDEV(major, 0));
	class_destroy(gpio_class);
	unregister_chrdev(major, "100ask_ds18b20");

	for (i = 0; i < count; i++)
	{
		gpio_free(gpios[i].gpio);
	}
}


/* 7. 其他完善：提供設(shè)備信息，自動創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點                                     */

module_init(ds18b20_init);
module_exit(ds18b20_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

三、 應(yīng)用程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>

static int fd;

/*
 * ./button_test /dev/myds18b20
 *
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int buf[2];
	int ret;

	int i;
	
	/* 1. 判斷參數(shù) */
	if (argc != 2) 
	{
		printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);
		return -1;
	}


	/* 2. 打開文件 */
	fd = open(argv[1], O_RDWR | O_NONBLOCK);
	if (fd == -1)
	{
		printf("can not open file %s\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	while (1) 
	{
		if (read(fd, buf, 8) == 8)
			printf("get ds18b20: %d.%d\n", buf[0], buf[1]);
		else
			printf("get ds18b20: -1\n");
		
		sleep(5);
	}
	
	close(fd);
	
	return 0;
}

四、 測試

注意一下這次設(shè)備的名字前面有個my剩下的就是老樣子，暫時先直接用韋老師的后面我在按需修改。

?文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-848987.html

到了這里，關(guān)于017——DS18B20驅(qū)動開發(fā)（基于I.MX6uLL）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！