stm32读取ds18B20

### STM32 读取 DS18B20 温度传感器的实现方法 #### 硬件配置 STM32F103C8T6 是一款基于 ARM Cortex-M3 的微控制器，具有丰富的外设资源。DS18B20 是一种数字温度传感器，支持单总线通信协议。为了在 OLED 显示屏上显示 DS18B20 的温度值，需要完成以下几个部分的工作：初始化硬件、读取 DS18B20 数据以及更新 OLED 屏幕。 --- #### 软件设计流程 以下是实现 STM32 读取 DS18B20 并将其结果显示在 OLED 上的主要步骤： 1. **GPIO 配置**: 将 GPIO 设置为推挽模式以驱动 DS18B20 和 OLED 接口。 2. **单总线协议处理**: 实现 DS18B20 所需的单总线通信功能，包括复位、ROM 命令发送和数据收发。 3. **温度计算**: 解析从 DS18B20 获取的数据并转换成实际温度值。 4. **OLED 显示**: 初始化 SSD1306 控制器并通过 I2C 或 SPI 协议向屏幕写入数据显示。 --- #### 示例代码 以下是一个完整的示例程序，展示如何使用 HAL 库来控制 STM32F103C8T6 板上的 DS18B20 和 OLED 设备。 ```c #include "stm32f1xx_hal.h" #include <stdio.h> #include <string.h> #define ONE_WIRE_PIN GPIO_PIN_4 // 定义 DS18B20 连接的引脚 (PA4) #define ONE_WIRE_PORT GPIOA // 定义 DS18B20 连接的端口 // 函数声明 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(void); // 获取 DS18B20 温度函数 int main(void) { HAL_Init(); // 初始化HAL库 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 启用 PA 端口时钟 OneWire_Init(); // 初始化单总线接口 while (1) { float temperature = GetTemperature_DS18B20(); char buffer[50]; sprintf(buffer, "Temp: %.2f C", temperature); // TODO: 更新 OLED 显示内容 printf("%s\n", buffer); // 测试打印 HAL_Delay(1000); // 每秒刷新一次 } } /** * @brief 初始化单总线接口 */ void OneWire_Init() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = ONE_WIRE_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出模式 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(ONE_WIRE_PORT, &GPIO_InitStruct); } /** * @brief 发送复位脉冲并检测是否存在设备响应 * @return 存在返回1；不存在返回0 */ uint8_t OneWire_Reset() { uint8_t presence_pulse = 0; HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下拉信号线 HAL_DelayMicroseconds(480); // 复位持续时间 >= 480us HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_SET); // 放开信号线 HAL_DelayMicroseconds(70); // 等待存在脉冲 if (!HAL_GPIO_ReadPin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN)) // 如果有下拉，则表示存在设备 presence_pulse = 1; HAL_DelayMicroseconds(410); // 总线恢复等待时间 return presence_pulse; } /** * @brief 写入一位数据到单总线上 * @param bit 待写入的一位数据 */ void OneWire_WriteBit(uint8_t bit) { HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下拉信号线 HAL_DelayMicroseconds(bit ? 10 : 60); // '1' 时间短，'0' 时间长 HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_SET); // 放开信号线 HAL_DelayMicroseconds(10); // 稳定时间 } /** * @brief 从单总线上读取一位数据 * @return 返回读取的一位数据 */ uint8_t OneWire_ReadBit() { uint8_t value = 0; HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下拉信号线 HAL_DelayMicroseconds(5); // 创建采样窗口 HAL_GPIO_WritePin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN, GPIO_PIN_SET); // 放开信号线 HAL_DelayMicroseconds(5); // 等待稳定 if (HAL_GPIO_ReadPin(ONE_WIRE_PORT, ONE_WIRE_PIN)) value = 1; HAL_DelayMicroseconds(50); // 结束周期延迟 return value; } /** * @brief 写入一字节数据到单总线上 * @param byte_val 待写入的一个字节数据 */ void OneWire_WriteByte(uint8_t byte_val) { for (uint8_t i = 0; i < 8; ++i) { OneWire_WriteBit(byte_val & 0x01); byte_val >>= 1; } } /** * @brief 从单总线上读取一字节数据 * @return 返回读取的一个字节数据 */ uint8_t OneWire_ReadByte() { uint8_t byte_val = 0; for (uint8_t i = 0; i < 8; ++i) { byte_val >>= 1; if (OneWire_ReadBit()) byte_val |= 0x80; } return byte_val; } /** * @brief 获取 DS18B20 当前测量的温度值 * @return 返回浮点型温度值 */ float GetTemperature_DS18B20() { int16_t raw_data = 0; float temp_celsius = 0; if (!OneWire_Reset()) // 判断是否有设备在线 return -127; // 错误标志 OneWire_WriteByte(0xCC); // 跳过 ROM 地址命令 OneWire_WriteByte(0x44); // 启动温度转换指令 HAL_Delay(750); // 等待转换完成 (~750ms) if (!OneWire_Reset()) // 再次确认设备状态 return -127; OneWire_WriteByte(0xCC); // 跳过 ROM 地址命令 OneWire_WriteByte(0xBE); // 读取暂存区命令 raw_data = ((int16_t)(OneWire_ReadByte())) << 8 | OneWire_ReadByte(); temp_celsius = (raw_data / 16.0); // 计算摄氏温度值 return temp_celsius; } ``` --- #### 关键技术细节 - **单总线协议**：DS18B20 使用单总线通信方式，因此需要手动模拟其时序逻辑[^1]。 - **CRC 校验**：每个 DS18B20 都有一个唯一的 64 位 ID 编号，其中最后 8 位作为 CRC 校验码验证数据完整性[^2]。 - **温度解析**：DS18B20 提供的是原始整数值形式的结果，通常需要除以固定倍率因子（如 `16`）得到最终的实际温度。 ---