智龙V2开发温度传感DS18B20驱动

从长计议

10月10号终于收到了智龙V2的开发板，进行学习，撑握了linux内核3.0.82龙芯1c的编译生成和使用PMON在开发板安装的过程。
为了学习在Linux上开发驱动，设计编写温度传感器ds18b20的驱动程序。ds18b20是一个单总线ONEWIRE,比较容易实现，适合学习。
驱动安装后，可以用cat命令看sysfs中的文件就能读出现在的温度。
/sys/devices/platform/ds18b20.0 # cat temperature
temperature=27.625

先定义了一个平台驱动，因此需要修改内核。将ds18b20.h放在内核/include/linux目录。
修改内核/arch/mips/loogson/ls1x/ls1c/platform.c加入
#include <linux/ds18b20.h>

static struct ds18b20_platform_data ds18b20_pdata = {
        //GPIO54,开发板上红色LED
        .pin                = 54,
        //设备主号
        .devmajor = 150,
};

static struct platform_device ds18b20_device = {
        .name                = "ds18b20",
        .id                        = 0,
        .dev.platform_data = &ds18b20_pdata,
};

在static struct platform_device *ls1b_platform_devices[] __initdata 加入 &ds18b20_device
make生成vmlinux，使用tftp和pmon安装到开发板就完成了内核的开发。

驱动程序ds18b20.c编译成功会生成驱动程序ds18b20.ko文件。用tftp传到开发板使用insmod安装。
#insmod ds1b820.ko

这里应该有目录/sys/devices/platform/ds18b20.0，这个目录下应用文件temperature、rom和register。
/sys/devices/platform/ds18b20.0 # ls -l
total 0
lrwxrwxrwx    1 root     0                0 Jan  1 05:33 driver -> ../../../bus/platform/drivers/ds18b20
-r--r--r--    1 root     0             4096 Jan  1 00:45 modalias
-rw-rw-rw-    1 root     0             4096 Jan  1 05:33 register
-r--r--r--    1 root     0             4096 Jan  1 05:33 rom
lrwxrwxrwx    1 root     0                0 Jan  1 00:45 subsystem -> ../../../bus/platform
-r--r--r--    1 root     0             4096 Jan  1 05:33 temperature
-rw-r--r--    1 root     0             4096 Jan  1 00:45 uevent

驱动程序ds18b20.c，module_init函数为ds18b20_init，注册驱动ds18b20_driver。
ds18b20_driver的probe函数为ds18b20_probe，注册一个字符设备cdev，生成sysfs的文件。
申请gpio54端口，写入500us的低电平，然后释放数据线，等480us内检测到一个低脉冲就存在ds18d20设备。

register文件的读对应函数ds18b20_readreg，复位，发送命令0XCC跳过ROM设置，发送命令0XBE读取9个寄存器。
第0、1字节为温度的低8位和高8位。第8个寄存器为CRC校验。当crc校验成功后将第0、1字节转换为10进度的温度打印返回。

register文件的写对应函数ds18b20_writereg。参数为[9-12]，表示转换精度。复位，命令0XCC跳过ROM，发命令0X4E写入
配置寄存器确定转换精度。

temperature文件的读对应函数ds18b20_get。将设备reset后发送0XCC命令跳过ROM设置，发送0X44命令进行
温度转换。转换速度由配置寄存器转换位数决定。12位精度时间较长需要500ms。 在数据线检测到低脉冲说明转换完成。
然后进行读取register文件一样的过程，读取寄存器、CRC校验、打印温度等。

rom文件的读取可以读出ds18b20中rom数据。

示例：
#cd /sys/devices/platform/ds18b20.0
/sys/devices/platform/ds18b20.0 #cat temperature
temperature=27.625

/sys/devices/platform/ds18b20.0 # cat rom
[23821.664000] ds18b20 init ok!
[23821.676000] rom[0]=0x28
[23821.688000] rom[1]=0xf0
[23821.700000] rom[2]=0xff
[23821.712000] rom[3]=0x79
[23821.728000] rom[4]=0x06
[23821.740000] rom[5]=0x00
[23821.752000] rom[6]=0x00
[23821.764000] rom[7]=0x4f


硬件的连接:ds18b20只有三条线，电源+，地-和数据线out。根据开发板引脚图：
1 - VD3.3 - ds18d20 +
3 - GGND - ds18d20 -
16 - GPIO54 - ds18d20 out
选GPIO54作为数据线因为GPIO54对应智龙V2开发板上红色LED,方便观察工作情况。

简单平安

赞！

1c内核中还有am2301的驱动（参考1b的platform.c），源文件目录“drivers\hwmon\am2301.c”。
我参考am2301的驱动，改了一个dht11的，并把温度值上传到智城云（machtalk.net）上了。
http://git.oschina.net/caogos/lo ... dity_control_system
IO口的输入输出会了之后，可以研究一下pwm的，现在pwm0和pwm1的也调通了，请参考
http://git.oschina.net/caogos/OpenLoongsonSmartCar
还可以研究一下红外遥控，也是io口输入的。

就只需要这些io操作，就能实现一个遥控小车，

ratking

DS18B20详细中文资料

来源：http://www.21ic.com/jichuzhishi/datasheet/DS18B20/data/187578.html

DS18B20的特点:
DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：
( 1 )采用单总线的接口方式 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
( 2 )测量温度范围宽，测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ; 在 -10~+ 85°C范围内，精度为 ± 0.5°C 。
( 3 )在使用中不需要任何外围元件。
( 4 )持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。
( 5 )供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。
( 6 )测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。
( 7 ) 负压特性电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
( 8 )掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。
DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐。

DS18B20内部结构：
主要由4部分组成：64 位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码(CRC=X^8+X^5+X^4+1)。 ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。


DS18B20管脚排列：
1. GND为电源地;
2. DQ为数字信号输入/输出端;
3. VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)


DS18B20内部构成：
高速暂存存储器由9个字节组成，当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制;当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。

温度的低八位数据 0
温度的高八位数据 1
高温阀值 2
低温阀值 3
保留 4
保留 5
计数剩余值 6
每度计数值 7
CRC 校验 8
DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位二进制形式提供，形式表达，其中S为符号位。
  
例如：
+125℃的数字输出07D0H
(正温度直接把16进制数转成10进制即得到温度值 )
-55℃的数字输出为 FC90H。
(负温度把得到的16进制数取反后加1 再转成10进制数)

DS18B20的工作时序：
初始化时序

主机首先发出一个480-960微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。
做为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480-960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待15-60微秒后将总线电平拉低60-240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。

写操作

写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0，则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平。若主机想写1，在一开始拉低总线电平1微秒后就释放总线为高电平，一直到写周期结束。而做为从机的DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为0。

读操作

对于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个过程。读时隙是从主机把单总线拉低之后，在1微秒之后就得释放单总线为高电平，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后，便开始送出数据，若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。主机在一开始拉低总线1微秒后释放总线，然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测，采样期内总线为低电平则确认为0。采样期内总线为高电平则确认为1。完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成

DS18B20 单线通信：
DS18B20 单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，如果出现序列混乱， 1-WIRE 器件将不响应主机，因此读写时序很重要。系统对 DS18B20 的各种操作必须按协议进行。根据 DS18B20 的协议规定，微控制器控制 DS18B20 完成温度的转换必须经过以下 3个步骤 ：
(1)每次读写前对 DS18B20 进行复位初始化。复位要求主 CPU 将数据线下拉 500us ，然后释放， DS18B20 收到信号后等待 16us~60us 左右，然后发出60us~240us 的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号后表示复位成功。
(2)发送一条 ROM 指令

(3)发送存储器指令

具体操作举例：
现在我们要做的是让DS18B20进行一次温度的转换，那具体的操作就是：
1、主机先作个复位操作，
2、主机再写跳过ROM的操作(CCH)命令，
3、然后主机接着写个转换温度的操作命令，后面释放总线至少一秒，让DS18B20完成转换的操作。在这里要注意的是每个命令字节在写的时候都是低字节先写，例如CCH的二进制为11001100，在写到总线上时要从低位开始写，写的顺序是“零、零、壹、壹、零、零、壹、壹”。整个操作的总线状态如下图。

读取RAM内的温度数据。同样，这个操作也要接照三个步骤。
1、主机发出复位操作并接收DS18B20的应答(存在)脉冲。
2、主机发出跳过对ROM操作的命令(CCH)。
3、主机发出读取RAM的命令(BEH)，随后主机依次读取DS18B20发出的从第0一第8，共九个字节的数据。如果只想读取温度数据，那在读完第0和第1个数据后就不再理会后面DS18B20发出的数据即可。同样读取数据也是低位在前的。整个操作的总线状态如下图：


C语言代码
sbit DQ=P3^3;
uchar t; //设置全局变量，专门用于延时程序
bit Init_DS18B20(void)
{
bit flag;
DQ=1;
_nop_(); //??????????????? for(t=0;t<2;t++);
DQ=0;
for(t=0;t<200;t++);
DQ=1;
for(t=0;t<15;t++);//????????????????? for(t=0;t<10;t++);
flag=DQ;
for(t=0;t<200;t++);
return flag;
}
uchar ReadOneChar(void)
{
uchar i=0;
uchar dat;
for(i=0;i<8;i++)
{
DQ=1;
_nop_();
DQ=0;
_nop_();
DQ=1; //人为拉高，为单片机检测DS18B20的输出电平做准备
for(t=0;t<3;t++);//延时月9us ????????????????????????? for(t=0;t<2;t++);
dat>>=1;
if(DQ==1)
{
dat|=0x80;
}
else
dat|=0x00;
for(t=0;t<1;t++);//延时3us，两个个读时序间至少需要1us的恢复期 ??????????for(t=0;t<8;t++);
}
return dat;
}
void WriteOneChar(uchar dat)
{
uchar i=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
DQ=1;
_nop_();
DQ=0;
_nop_();// ??????????????????????????????????????????????
DQ=dat&0x01;
for(t=0;t<15;t++);//延时约45us，DS18B20在15~60us对数据采样 ??????????????? for(t=0;t<10;t++);
DQ=1; //释放数据线
for(t=0;t<1;t++); //延时3us，两个写时序间至少需要1us的恢复期
dat>>=1;
}
for(t=0;t<4;t++);
}
void ReadyReadTemp(void)
{
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xcc);
WriteOneChar(0x44);
delaynms(1000); // ?????????????????????????? delaynms(200);
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xcc);
WriteOneChar(0xbe);
}

ratking

温度传感器ds18b20的特点和电气参数

发布日期：2014-04-09  来源：中国传感器交易网  作者：xiaohh  浏览次数：239
摘自：http://www.chinasensor.cn/ziliao/show.php?itemid=8280

核心提示：温度传感器DS18B20，是一种常用的用来测量温度的传感器，具有体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高的特点，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
       温度传感器DS18B20，是一种常用的用来测量温度的传感器，具有体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高的特点，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

      
产 品 特 点：
■核心元件：DS18B20，稳定性好，精度高。
■“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
■不锈钢管外壳封装, 防水防潮、耐腐蚀。
■ 适用于液体介质或有防水要求的场合温度测量。

产 品 应 用：
■ 冷藏库温度监测
■ 药厂GMP监测系统
■ 电信机房监控
■ 啤酒生产
■ 楼宇自控
■ 仓库温度监测
■ 环境监测
■ 过程温度监测
■ 空调监测
■ 钢厂高炉冷却水监测系统
■ 无线测温网络
■ GPS/GPRS测温系统工程
■ 各种温度仪表
■ 各种介质工业管道和狭小空间设备测温等

电 气 参 数：
温度传感器DS18B20数字温度传感器
工作电压3V-5.5V
测温范围-55℃～ 125℃
温度精度±0.5℃(-10～ 85°C范围内)
温度分辨率9-12位(0.0625℃)
通讯电缆三芯Rvvp屏蔽线(可定制耐高温型的)
引线长度3米 (默认)，线长可定制，最长可达30米。
金属外壳封装材料不锈钢管 (可以根据不同要求进行定制)
接线端子2510端子(可根据不同要求定做不同端子)