1-Wire溫度傳感器的快速編程
[導(dǎo)讀]一般來說，總線數(shù)越少，連接就越簡單，因而串行總線嵌入式元件在許多應(yīng)用場合頗受歡迎。但正因?yàn)橹挥?根線，該類元件的編程要緊扣硬件和時(shí)鐘，難度大于I2C總線和SPI總線。本文以數(shù)字溫度傳感器DSl8B20為例，介紹一種實(shí)用和簡單的編程方案。
引 言
一般來說，總線數(shù)越少，連接就越簡單，因而串行總線嵌入式元件在許多應(yīng)用場合頗受歡迎。但正因?yàn)橹挥?根線，該類元件的編程要緊扣硬件和時(shí)鐘，難度大于I2C總線和SPI總線。本文以數(shù)字溫度傳感器DSl8B20為例，介紹一種實(shí)用和簡單的編程方案。
1 DS18B20的精簡編程考慮
測溫分辨率：通過設(shè)置配置寄存器，DS18B20有0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.062 5℃幾種溫度可供選擇。如果不作選擇，缺省值為12位，即最高分辨率0.062 5℃，這樣可省去相關(guān)寫EEPROM的命令。圖1為溫度格式。
溫度報(bào)警高限TH和低限TL：如果設(shè)置了TH和TL，DS18B20將在溫度高于TH或低于TL時(shí)做出響應(yīng)。這要用到寫入EEPROM的命令，將可改寫RAM(Scratchpad RAM)拷入EEPROM。其實(shí)，在很多應(yīng)用場合，這樣的報(bào)警設(shè)置完全可以在MASTER(如單片機(jī))中完成，從而節(jié)省DS18B20的編程。這只要不使用報(bào)警搜索命令(Alarm search command)即可。
光刻ROM(lasered ROM)命令：一共有6個(gè)。對于只要單個(gè)DS18B20的場合，如果不考慮讀ROM中的序列號(hào)代碼，不允許報(bào)警等功能，只要進(jìn)行測溫的話，用一個(gè)跳過ROM(Skip ROM)命令就足夠了。
RAM有關(guān)的命令：一共有6個(gè)。如果在DS18B20的電源端專配電源，不設(shè)置高低溫報(bào)警，只需使用“ConvertT”和“Read Scratch”命令即可。前者開始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換(時(shí)間約需750 ms)，后者將溫度值及循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC等9字節(jié)讀入MASTER(如單片機(jī))。
關(guān)鍵時(shí)序：盡管測量時(shí)可以作上述簡化，但DS18B20的時(shí)序必須嚴(yán)格遵循。最苛刻的時(shí)間要求應(yīng)是讀時(shí)槽(read time slots)：MASTER在數(shù)據(jù)線上發(fā)出一個(gè)下降沿表示讀時(shí)槽開始，時(shí)間至少保持1μs，然后停止驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線。DS18B20在數(shù)據(jù)線上輸出約15 μs的數(shù)據(jù)。在這一時(shí)間段內(nèi)，MASTER必須及時(shí)采樣數(shù)據(jù)線。這樣的定時(shí)要求與之相連的單片機(jī)必須工作在較高的頻率，如主頻為32 kHz就無法滿足15μs內(nèi)完成采樣的要求。
2 一個(gè)簡單實(shí)用的程序設(shè)計(jì)方案
采用上述精簡方案后，基于單片機(jī)PIC16F628A(主頻為4 MHz)實(shí)現(xiàn)的測溫程序如下：
到此開始讀9個(gè)字節(jié)scratchpad，并檢查CRC。如無誤，再次調(diào)用rp子程序復(fù)位DS18B20，結(jié)束本次測量；如出錯(cuò)，轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理子程序。為使系統(tǒng)具有一定的容錯(cuò)能力，出錯(cuò)時(shí)也可將上述程序再試一遍，如連續(xù)3次都出現(xiàn)CRC檢查錯(cuò)則轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理子程序。
以上方案已長期(數(shù)月)用于氣象溫度測量，正常可靠。
一般來說，總線數(shù)越少，連接就越簡單，因而串行總線嵌入式元件在許多應(yīng)用場合頗受歡迎。但正因?yàn)橹挥?根線，該類元件的編程要緊扣硬件和時(shí)鐘，難度大于I2C總線和SPI總線。本文以數(shù)字溫度傳感器DSl8B20為例，介紹一種實(shí)用和簡單的編程方案。
1 DS18B20的精簡編程考慮
測溫分辨率：通過設(shè)置配置寄存器，DS18B20有0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.062 5℃幾種溫度可供選擇。如果不作選擇，缺省值為12位，即最高分辨率0.062 5℃，這樣可省去相關(guān)寫EEPROM的命令。圖1為溫度格式。
溫度報(bào)警高限TH和低限TL：如果設(shè)置了TH和TL，DS18B20將在溫度高于TH或低于TL時(shí)做出響應(yīng)。這要用到寫入EEPROM的命令，將可改寫RAM(Scratchpad RAM)拷入EEPROM。其實(shí)，在很多應(yīng)用場合，這樣的報(bào)警設(shè)置完全可以在MASTER(如單片機(jī))中完成，從而節(jié)省DS18B20的編程。這只要不使用報(bào)警搜索命令(Alarm search command)即可。
光刻ROM(lasered ROM)命令：一共有6個(gè)。對于只要單個(gè)DS18B20的場合，如果不考慮讀ROM中的序列號(hào)代碼，不允許報(bào)警等功能，只要進(jìn)行測溫的話，用一個(gè)跳過ROM(Skip ROM)命令就足夠了。
RAM有關(guān)的命令：一共有6個(gè)。如果在DS18B20的電源端專配電源，不設(shè)置高低溫報(bào)警，只需使用“ConvertT”和“Read Scratch”命令即可。前者開始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換(時(shí)間約需750 ms)，后者將溫度值及循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC等9字節(jié)讀入MASTER(如單片機(jī))。
關(guān)鍵時(shí)序：盡管測量時(shí)可以作上述簡化，但DS18B20的時(shí)序必須嚴(yán)格遵循。最苛刻的時(shí)間要求應(yīng)是讀時(shí)槽(read time slots)：MASTER在數(shù)據(jù)線上發(fā)出一個(gè)下降沿表示讀時(shí)槽開始，時(shí)間至少保持1μs，然后停止驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線。DS18B20在數(shù)據(jù)線上輸出約15 μs的數(shù)據(jù)。在這一時(shí)間段內(nèi)，MASTER必須及時(shí)采樣數(shù)據(jù)線。這樣的定時(shí)要求與之相連的單片機(jī)必須工作在較高的頻率，如主頻為32 kHz就無法滿足15μs內(nèi)完成采樣的要求。
2 一個(gè)簡單實(shí)用的程序設(shè)計(jì)方案
采用上述精簡方案后，基于單片機(jī)PIC16F628A(主頻為4 MHz)實(shí)現(xiàn)的測溫程序如下：
到此開始讀9個(gè)字節(jié)scratchpad，并檢查CRC。如無誤，再次調(diào)用rp子程序復(fù)位DS18B20，結(jié)束本次測量；如出錯(cuò)，轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理子程序。為使系統(tǒng)具有一定的容錯(cuò)能力，出錯(cuò)時(shí)也可將上述程序再試一遍，如連續(xù)3次都出現(xiàn)CRC檢查錯(cuò)則轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理子程序。
以上方案已長期(數(shù)月)用于氣象溫度測量，正常可靠。
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