STM32驱动DS18B20

### STM32 使用 HAL 库驱动 DS18B20 温度传感器 #### 一、硬件连接 DS18B20 是一种基于 One-Wire 协议的数字温度传感器，其数据线可以与 STM32 的任意 GPIO 引脚相连。为了简化设计并提高通信稳定性，通常会在 DS18B20 数据线上接入一个上拉电阻（推荐阻值为 4.7kΩ）。在某些开发板中，可以选择 PB9 或其他引脚作为 DS18B20 的数据引脚[^2]。 #### 二、软件实现 以下是使用 STM32 HAL 库通过 One-Wire 协议读取 DS18B20 温度数据的主要步骤： 1. **初始化 GPIO 和 TIM 定时器** - 配置用于 DS18B20 数据传输的 GPIO 引脚。 - 初始化定时器以提供精确的微秒级延时功能。 ```c // GPIO 初始化 void DS18B20_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 启用 GPIOB 时钟 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出模式 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉输入 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); } // 微秒级延时函数 void DelayUs(uint16_t us) { __HAL_TIM_SET_COUNTER(&TIM_Handle, 0); // 设置计数器初始值为 0 __HAL_TIM_ENABLE(&TIM_Handle); // 开启定时器 while (__HAL_TIM_GET_COUNTER(&TIM_Handle) < us); // 检查当前计数值是否达到目标值 __HAL_TIM_DISABLE(&TIM_Handler); // 关闭定时器 } ``` 2. **One-Wire 总线操作** 实现 One-Wire 协议的核心在于发送复位脉冲以及检测从设备的存在信号。以下是一个简单的 One-Wire 复位和存在检测函数： ```c #define ONE_WIRE_PORT GPIOB #define ONE_WIRE_PIN GPIO_PIN_9 // 发送复位脉冲并等待响应 uint8_t DS18B20_Reset(void) { uint8_t presence = 0; HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下拉总线 DelayUs(480); // 延迟至少 480us HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_SET); // 释放总线 DelayUs(70); // 等待主机释放总线后的延迟时间 if (!HAL_GPIO_ReadPin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN)) // 如果有设备应答，则返回低电平 presence = 1; DelayUs(410); // 等待剩余的时间完成一次完整的复位周期 return presence; } // 写入单个字节到 DS18B20 void DS18B20_WriteByte(uint8_t data) { for (int i = 0; i < 8; i++) { HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下拉总线 DelayUs(2); if ((data << i) & 0x80) HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_SET); // 写高电平时序 else DelayUs(60); // 写低电平时序 HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_SET); // 释放总线 DelayUs(10); } } // 从 DS18B20 读取单个字节 uint8_t DS18B20_ReadByte(void) { uint8_t byte_data = 0; for (int i = 0; i < 8; i++) { HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下拉总线 DelayUs(2); HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_SET); // 释放总线 DelayUs(10); if (HAL_GPIO_ReadPin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN)) byte_data |= (1 << i); // 将接收到的数据拼接到字节变量中 DelayUs(60); } return byte_data; } ``` 3. **启动转换并获取温度** 调用上述函数来执行 DS18B20 的温度测量过程，并最终解析得到实际温度值。 ```c float DS18B20_GetTemperature(void) { float temperature = 0.0f; int16_t raw_temp = 0; DS18B20_Reset(); DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过 ROM 地址匹配命令 DS18B20_WriteByte(0x44); // 启动温度转换命令 DS18B20_Reset(); DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过 ROM 地址匹配命令 DS18B20_WriteByte(0xBE); // 读取寄存器命令 raw_temp = DS18B20_ReadByte(); // 获取最低有效字节 raw_temp |= DS18B20_ReadByte() << 8; // 获取最高有效字节 if (raw_temp & 0x8000) // 判断是否为负数 raw_temp = -(~raw_temp + 1); temperature = (float)(raw_temp >> 4); // 取整部分 temperature += (float)((raw_temp & 0xF) * 0.0625); // 加上小数部分 return temperature; } ``` --- ###