stm32hal ds18b20

### 关于 STM32 HAL 库与 DS18B20 温度传感器的驱动实现 DS18B20 是一种单总线数字温度传感器，广泛应用于嵌入式系统中的温度测量场景。STM32 的 HAL (Hardware Abstraction Layer) 库提供了硬件抽象接口，使得开发者可以更方便地操作外设。 以下是基于 STM32 HAL 库实现 DS18B20 驱动的一个典型例子： #### 单总线协议基础 DS18B20 使用单总线通信协议，这意味着它只需要一根数据线即可完成通信。为了通过 STM32 实现该功能，通常会利用 GPIO 来模拟单总线协议的操作[^2]。 #### 主要函数说明 以下是一些关键的功能模块描述以及其实现方式： - **初始化**: 设置用于单总线通信的 GPIO 引脚。 - **重置脉冲**: 发送重置信号并等待设备响应。 - **写入字节**: 向 DS18B20 写入命令或数据。 - **读取字节**: 从 DS18B20 中读取返回的数据。 - **启动转换**: 请求 DS18B20 开始一次新的温度采样。 - **获取温度值**: 将采集到的原始数据解析为实际温度值。 #### 示例代码 下面是一个简单的 DS18B20 驱动程序示例，使用了 STM32 HAL 库来控制 GPIO 和延时等功能: ```c #include "stm32f4xx_hal.h" #define ONE_WIRE_PIN GPIO_PIN_5 // 定义使用的GPIO引脚 #define ONE_WIRE_PORT GPIOC // 定义使用的GPIO端口 void OneWire_Init(void); uint8_t OneWire_Reset(void); void OneWire_WriteBit(uint8_t bit); uint8_t OneWire_ReadBit(void); void OneWire_WriteByte(uint8_t byte_val); uint8_t OneWire_ReadByte(void); float GetTemperature_DS18B20(); // 初始化单总线 void OneWire_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOC时钟 GPIO_InitStruct.Pin = ONE_WIRE_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出模式 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉电阻 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(ONE_WIRE_PORT, &GPIO_InitStruct); } // 复位总线 uint8_t OneWire_Reset(void){ uint8_t presence_pulse = 0; HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下拉至少480us HAL_Delay(1); // 延迟大于750微秒 HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_SET); // 拉高 HAL_Delay_us(60); // 等待存在脉冲结束 if(HAL_GPIO_ReadPin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN)==GPIO_PIN_RESET) presence_pulse=1; return presence_pulse; } // 获取当前温度 float GetTemperature_DS18B20(){ float temperature_celsius = 0.0; int16_t raw_data = 0; uint8_t i, data[9]; OneWire_Reset(); OneWire_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM指令 OneWire_WriteByte(0x44); // 启动温度转换 while(!OneWire_ReadBit()); // 等待转换完成 OneWire_Reset(); OneWire_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM指令 OneWire_WriteByte(0xBE); // 读寄存器指令 for(i=0;i<9;i++) // 读取9个字节的结果 data[i]=OneWire_ReadByte(); raw_data=(data[1]<<8)|data[0]; // 组合高低字节得到原始数值 if(raw_data&0x8000){ // 如果最高位为1表示负数 raw_data=~raw_data+1; temperature_celsius=-((float)(raw_data)/16.0); } else{ temperature_celsius=((float)(raw_data))/16.0; } return temperature_celsius; } ``` 上述代码实现了基本的 DS18B20 数据交互逻辑，并通过 HAL 提供的基础 API 进行了封装[^3]。 #### 注意事项 - 在设计中需注意外部电路连接，尤其是上拉电阻的选择（一般推荐 4.7kΩ）。 - 不同型号的 MCU 可能在具体配置上有细微差异，请参照官方手册调整参数设置。 - 对时间敏感的部分应考虑优化延迟处理机制以提高精度和效率。