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Clion开发Stm32之温湿度传感器(DS18B20)驱动编写和测试

news 2025/7/19 18:25:26

前言

涵盖之前文章:

Clion开发STM32之HAL库GPIO宏定义封装(最新版)
Clion开发stm32之微妙延迟(采用nop指令实现)
Clion开发STM32之日志模块(参考RT-Thread)

DSP18B20驱动文件

头文件

/*******************************************************************************Copyright (c) [scl]。保留所有权利。* 存储的温度是16 位的带符号扩展的二进制补码形式* 当工作在12位分辨率时，其中5个符号位，7个整数位，4个小数位*         |---------整数----------|-----小数 分辨率 1/(2^4)=0.0625----|* 低字节  | 2^3 | 2^2 | 2^1 | 2^0 | 2^(-1) | 2^(-2) | 2^(-3) | 2^(-4) |*         |-----符号位：0->正  1->负-------|-----------整数-----------|* 高字节  |  s  |  s  |  s  |  s  |    s   |   2^6  |   2^5  |   2^4  |* 温度 = 符号位 + 整数 + 小数*0.0625******************************************************************************/
#ifndef F1XX_TEMPLATE_MODULE_DS18B20_H
#define F1XX_TEMPLATE_MODULE_DS18B20_H#include "sys_core.h"/*** @memberof input_mode_set 输入模式配置* @memberof out_mode_set 输出模式配置* @memberof send_data 发送数据* @memberof us_delay 微秒延迟*/
typedef struct {void (*input_mode_set)(void);void (*out_mode_set)(void);void (*send_data)(uint32_t status);uint32_t (*read_data)(void);void (*us_delay)(uint32_t us);
} DS18B20_conf_t;void DS18B20_conf_set(DS18B20_conf_t *cnf);bool DS18B20_Driver_Init(void);void DS18B20_readId(uint8_t *ds18b20_id);float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void);float DS18B20_GetTemp_MatchRom(const uint8_t *ds18b20_id);#endif //F1XX_TEMPLATE_MODULE_DS18B20_H

源文件

/*******************************************************************************Copyright (c) [scl]。保留所有权利。******************************************************************************/
#include "ds18b20/module-ds18b20.h"#define DBG_ENABLE
#define DBG_SECTION_NAME "ds18b20"
#define DBG_LEVEL DBG_LOG // DBG_LOG DBG_INFO DBG_WARNING DBG_ERROR#include "sys_dbg.h"static DS18B20_conf_t *conf_ptr = NULL;
#define DS18B20_DQ_0 conf_ptr->send_data(0)
#define DS18B20_DQ_1 conf_ptr->send_data(1)static void DS18B20_WriteByte(uint8_t dat);static uint8_t DS18B20_ReadByte(void);static bool DS18B20_Presence(void);void DS18B20_conf_set(DS18B20_conf_t *cnf) {conf_ptr = cnf;}static void DS18B20_Rst(void) {conf_ptr->out_mode_set();DS18B20_DQ_0;/* 主机至少产生480us的低电平复位信号 */conf_ptr->us_delay(750);/* 主机在产生复位信号后，需将总线拉高 */DS18B20_DQ_1;/*从机接收到主机的复位信号后，会在15~60us后给主机发一个存在脉冲*/conf_ptr->us_delay(15);
}
/*** 驱动初始化* @return*/
bool DS18B20_Driver_Init(void) {if (conf_ptr == NULL) return false;conf_ptr->out_mode_set();DS18B20_DQ_1;DS18B20_Rst();return DS18B20_Presence();
}/*** @brief  在匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值* @param ds18b20_id :用于存放 DS18B20 序列号的数组的首地址*/
void DS18B20_readId(uint8_t *ds18b20_id) {if (conf_ptr == NULL) return;uint8_t uc;DS18B20_WriteByte(0x33);       //读取序列号for (uc = 0; uc < 8; uc++)ds18b20_id[uc] = DS18B20_ReadByte();
}/***** @brief 在跳过匹配 ROM 情况下获取 DS18B20 温度值* @return*/
float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void) {uint8_t tpmsb = 0, tplsb = 0;short s_tem = 0;float f_tem = 0;/* -------------跳过 ROM-START---------- */DS18B20_Rst();DS18B20_Presence();DS18B20_WriteByte(0XCC);/* -------------跳过 ROM-END---------- */DS18B20_WriteByte(0X44);                /* 开始转换 *//* -------------跳过 ROM-START---------- */DS18B20_Rst();DS18B20_Presence();DS18B20_WriteByte(0XCC);        /* 跳过 ROM *//* -------------跳过 ROM-END---------- */DS18B20_WriteByte(0XBE);                /* 读温度值 */tplsb = DS18B20_ReadByte();tpmsb = DS18B20_ReadByte();s_tem = tpmsb << 8;s_tem = s_tem | tplsb;if (s_tem < 0)        /* 负温度 */f_tem = (~s_tem + 1) * 0.0625;elsef_tem = s_tem * 0.0625;return f_tem;
}float DS18B20_GetTemp_MatchRom(const uint8_t *ds18b20_id) {uint8_t tpmsb, tplsb, i;short s_tem;float f_tem;/* -------------匹配 ROM-START---------- */DS18B20_Rst();DS18B20_Presence();DS18B20_WriteByte(0X55);/* -------------匹配 ROM-END---------- */DS18B20_Rst();DS18B20_Presence();DS18B20_WriteByte(0X55);        /* 匹配 ROM */for (i = 0; i < 8; i++)DS18B20_WriteByte(ds18b20_id[i]);DS18B20_WriteByte(0X44);                /* 开始转换 *//* -------------匹配 ROM-START---------- */DS18B20_Rst();DS18B20_Presence();DS18B20_WriteByte(0X55);/* -------------匹配 ROM-END---------- */for (i = 0; i < 8; i++)DS18B20_WriteByte(ds18b20_id[i]);DS18B20_WriteByte(0XBE);                /* 读温度值 */tplsb = DS18B20_ReadByte();tpmsb = DS18B20_ReadByte();s_tem = tpmsb << 8;s_tem = s_tem | tplsb;if (s_tem < 0)        /* 负温度 */f_tem = (~s_tem + 1) * 0.0625;elsef_tem = s_tem * 0.0625;return f_tem;}static void DS18B20_WriteByte(uint8_t dat) {uint8_t i, testb;conf_ptr->out_mode_set();for (i = 0; i < 8; i++) {testb = dat & 0x01;dat = dat >> 1;/* 写0和写1的时间至少要大于60us */if (testb) {DS18B20_DQ_0;/* 1us < 这个延时 < 15us */conf_ptr->us_delay(8);DS18B20_DQ_1;conf_ptr->us_delay(58);} else {DS18B20_DQ_0;/* 60us < Tx 0 < 120us */conf_ptr->us_delay(70);DS18B20_DQ_1;/* 1us < Trec(恢复时间) < 无穷大*/conf_ptr->us_delay(2);}}
}/** 从DS18B20读取一个bit*/
static uint8_t DS18B20_ReadBit(void) {uint8_t dat;/* 读0和读1的时间至少要大于60us */conf_ptr->out_mode_set();/* 读时间的起始：必须由主机产生 >1us <15us 的低电平信号 */DS18B20_DQ_0;conf_ptr->us_delay(10);/* 设置成输入，释放总线，由外部上拉电阻将总线拉高 */conf_ptr->input_mode_set();//DHT11_DELAY_US(2);if (conf_ptr->read_data() == 1)dat = 1;elsedat = 0;/* 这个延时参数请参考时序图 */conf_ptr->us_delay(45);return dat;
}/** 从DS18B20读一个字节，低位先行*/
static uint8_t DS18B20_ReadByte(void) {uint8_t i, j, dat = 0;for (i = 0; i < 8; i++) {j = DS18B20_ReadBit();dat = (dat) | (j << i);}return dat;
}static bool DS18B20_Presence(void) {uint8_t pulse_time = 0;/* 主机设置为上拉输入 */conf_ptr->input_mode_set();/* 等待存在脉冲的到来，存在脉冲为一个60~240us的低电平信号* 如果存在脉冲没有来则做超时处理，从机接收到主机的复位信号后，会在15~60us后给主机发一个存在脉冲*/while (conf_ptr->read_data() && pulse_time < 100) {pulse_time++;conf_ptr->us_delay(1);}/* 经过100us后，存在脉冲都还没有到来*/if (pulse_time >= 100)return 1;elsepulse_time = 0;/* 存在脉冲到来，且存在的时间不能超过240us */while (!conf_ptr->read_data() && pulse_time < 240) {pulse_time++;conf_ptr->us_delay(1);}if (pulse_time >= 240)return false;elsereturn true;
}

测试配置

/*******************************************************************************Copyright (c) [scl]。保留所有权利。******************************************************************************/
#include "app_conf.h"#define APP_CONF_ENABLE_DS18B20 (1)
#if APP_CONF_ENABLE_DS18B20#include "ds18b20/module-ds18b20.h"#define DBG_ENABLE
#define DBG_SECTION_NAME "DS18B20"
#define DBG_LEVEL DBG_LOG // DBG_LOG DBG_INFO DBG_WARNING DBG_ERROR#include "sys_dbg.h"/*-********************************************DS18B20变量定义******************************************-*/
static DS18B20_conf_t ds18b20_conf;
static stm_pin_define_t *ds18b20_pin_ptr = NULL;static void out_mode_set(void) { stm32_pin_define_mode_set(ds18b20_pin_ptr, pin_mode_output); }static void input_mode_set(void) { stm32_pin_define_mode_set(ds18b20_pin_ptr, pin_mode_input); }static void send_data(uint32_t status) { stm32_pin_define_set(ds18b20_pin_ptr, status); }static uint32_t read_data(void) { return stm32_pin_define_read(ds18b20_pin_ptr); }/*-********************************************DS18B20_pre_init******************************************-*/
static void DS18B20_pre_init() {ds18b20_pin_ptr = stm_get_pin(PE6);ds18b20_conf.us_delay = bsp_us_delay_nop;ds18b20_conf.out_mode_set = out_mode_set;ds18b20_conf.input_mode_set = input_mode_set;ds18b20_conf.send_data = send_data;ds18b20_conf.read_data = read_data;DS18B20_conf_set(&ds18b20_conf);
}sys_pre_init_export(DS18B20, DS18B20_pre_init);/*-********************************************DS18B20_init******************************************-*/
static void DS18B20_init() {while (!DS18B20_Driver_Init()) {};LOG_D("DS18B20_Driver_Init ok");}sys_init_export(DS18B20, DS18B20_init);/*-***********************************************DS18B20_after_init***************************************-*/
static void DS18B20_after_init() {uint8_t uc, ucDs18b20Id[8];DS18B20_readId(ucDs18b20Id); // 读取 DS18B20 的序列号os_ps("DS18B20_readId:");for (int i = 0; i < 8; ++i) {os_ps("%X", ucDs18b20Id[i]);}os_ps("\r\n");while (true) {float temp = DS18B20_GetTemp_MatchRom(ucDs18b20Id);LOG_D("TEMP is %0.3f", temp);HAL_Delay(1000);}
}sys_after_init_export(DS18B20, DS18B20_after_init);/*-**************************************DS18B20内部使用************************************************-*/#endif //APP_CONF_ENABLE_DS18B20