STM32F4 ds18b20

### STM32F4 上使用 DS18B20 温度传感器的驱动实现 #### 一、硬件连接 在 STM32F4 微控制器上使用 DS18B20 数字温度传感器时，需将其通过单线接口 (One-Wire) 连接到微控制器的一个 GPIO 引脚。通常推荐使用外部上拉电阻来确保信号稳定性[^1]。 以下是典型的硬件连接方式： - **VDD**: 接到电源正极 (+3.3V 或 +5V)，具体取决于供电需求。 - **GND**: 接地。 - **DQ**: 单线数据引脚，连接至 STM32 的某个 GPIO 引脚（例如 PA0），并通过一个约 4.7kΩ 的上拉电阻连接到 VCC。 --- #### 二、软件初始化与配置 为了使能 One-Wire 总线协议，在 STM32 中需要完成以下操作： 1. **GPIO 初始化** 将用于通信的 GPIO 配置为推挽模式或开漏输出模式，并设置初始状态为高电平。这一步可通过 HAL 库或其他底层库实现。 2. **延时函数** 提供精确的时间延迟功能以满足 DS18B20 的时序要求。可以利用 `HAL_Delay()` 函数或者编写更精细的微秒级延时函数。 3. **总线复位** 发送复位脉冲给 DS18B20 设备并等待其响应。如果设备存在，则会返回低电平作为应答信号[^2]。 ```c // 定义宏和变量 #define DS18B20_PIN GPIO_PIN_x // 替换为实际使用的 GPIO PIN 编号 #define DS18B20_PORT GPIOA // 替换为实际使用的端口名称 void DS18B20_Init() { __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用 GPIOA 时钟 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; // 设置为输入模式 GPIO_InitStruct.Pin = DS18B20_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStruct); } u8 DS18B20_Reset(void) { u8 retry = 0; // 切换到输出模式 HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 延迟至少 480us 来发出复位脉冲 for(int i=0;i<12;i++) asm("nop"); // 转回输入模式 HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN, GPIO_PIN_SET); // 等待 DS18B20 回应 while(HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN) && retry < 200){ delay_us(1); retry++; } if(retry >= 200) return 1; // 如果超时则表示无器件 retry = 0; while(!(HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN)) && retry < 240){ delay_us(1); retry++; } if(retry >= 240) return 1; // 若长时间保持低电平也视为错误 return 0; // 成功检测到器件 } ``` --- #### 三、读取温度数据 要获取当前环境中的温度值，按照如下流程执行命令序列： 1. 复位总线； 2. 发送跳过 ROM 命令 (`0xCC`)； 3. 发起转换指令 (`0x44`); 4. 等待一段时间让芯片完成 A/D 转换过程； 5. 再次复位后依次发送读寄存器命令 (`0xBE`), 并接收两个字节的结果数据。 下面展示了一个简化版的例子用来说明这些步骤: ```c float DS18B20_ReadTemp(){ uint8_t data[2]; float temp; // 步骤1: Reset Bus if(DS18B20_Reset()) return -1000; // Step2&3 Send SkipROM and ConvertT Command DS18B20_SendCmd(0xCC); DS18B20_SendCmd(0x44); // Wait conversion time (~750ms max) HAL_Delay(800); // Repeat reset before reading temperature value. if(DS18B20_Reset()) return -1000; DS18B20_SendCmd(0xCC); DS18B20_SendCmd(0xBE); // Read two bytes of raw temperature data from scratchpad memory locations data[0]=DS18B20_ReadByte(); data[1]=DS18B20_ReadByte(); // Calculate actual temperature based on datasheet formula int16_t raw_temp=(data[1]<<8)|data[0]; temp=((float)(raw_temp)/16.0f); return temp; } ``` 上述代码片段实现了基本的功能逻辑，但可能还需要针对特定应用场景做进一步优化调整[^3]。 --- #### 四、注意事项 - 确保所选 MCU 工作频率能够支持所需的定时精度。 - 使用中断机制代替轮询可提高效率减少 CPU 开销。 - 对于多节点网络情况下的地址解析问题也需要额外考虑进去。 ---