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外观

​

  DS18B20数字温度传感器提供9位至12位精度的温度测量，并具有非易失性用户可编程上下触发点报警功能。DS18B20通过单总线通信，根据定义，只需要一条数据线(和地线)即可与单片机通信。此外，DS18B20可以直接从数据线获得电源(“寄生电源”)，消除了每个DS18B20都有一个唯一的64位串行代码，这允许多个DS18B20在同一条总线上工作。因此，使用一个微处理器来实现是很简单的。

  控制分布在大面积上的许多ds18b20。可以从此功能中受益的应用包括HVAC环境控制，建筑物，设备或机械内部的温度监测系统以及过程监测和控制系统。

模块来源 ​

规格参数 ​

工作电压：3-5.5V

工作电流：750nA~1.5mA

测量分辨率：9位到12位可编程分辨率

温度量程: -55 ~ +125 ℃

测量精度：±0.5 ℃

通信协议：单总线

管脚数量：3 Pin（2.54mm间距排针）

以上信息见厂家资料文件

移植过程 ​

我们的目标是将例程移植至开发板上【实现读取温度的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

查看资料 ​

​

初始化：

  1. 将总线拉低，保存低电平至少480us。
  2. 转为输入模式，总线被上拉电阻拉高大约15~60us。
  3. 如果初始化成功则会产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”，持续时间大约60~240us。
  4. DS18B20释放总线，将总线拉高。

读时序：

  1. 将数据线拉低至少1us。
  2. 将数据线转为输入模式，DS18B20开始采集数据，大约15us。
  3. 18B20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。

注意：所有读时隙必须至少需要60us，且在两次独立的时隙之间至少需要1us的恢复时间。

写时序：

  1. 数据线先置低电平“0”，延时15us。
  2. 按从低位到高位的顺序发送数据(一次只发送一位)。
  3. 延时60us。
  4. 拉高数据线“1”。
  5. 穿越火线1~4步骤，直到发送完整的字节。
  6. 拉高数据线，释放总线。

​

0xCC

  主机可以使用此命令同时对总线上的所有设备进行寻址，而无需发送其他的任何地址。 DS18B20通过发出0XCC命令，然后是温度转换命令[44h]来执行同步温度转换。注意，只有在总线上有一个从设备时，Read Scratchpad [BEh]命令才能跟随Skip ROM命令。在这种情况下，通过允许主服务器从从服务器读取而不发送设备的64位ROM代码可以节省时间。如果总线上有多个从设备，那么Skip ROM命令后跟Read Scratchpad命令将导致数据冲突，因为多个设备将尝试传输数据同时进行。

0x44

  该命令为启动单次温度转换。转换后，产生的温度数据存储在地址为【BEh】的2字节温度寄存器中。

0xBE

  该命令允许主机读取温度寄存器上的内容。数据传输从低位开始，直到读取第9个字节(bit8=CRC)。如果只需要温度数据，主机可以在任何时候发出复位以终止读取。

​

  温度传感器的分辨率我们可配置为9、10、11或12位，分别对应于0.5°C、0.25°C、 0.125°C和0.0625°C的增量。开机时的默认分辨率是12位。我们不进行修改，因为分辨率越高就越精准。

  例如数据手册中的示例，如当前当前的温度是+25.0625℃，寄存器读出的高8位数据为0000 0001，低8位数据为1001 0001。将其整合得到16位数据：0000 0001 1001 0001。再转换为10进制数据为401。将读取到的数据乘以分辨率即可得到实际温度。

引脚选择 ​

这里选择的引脚见引脚接线表

代码移植 ​

下载为大家准备的驱动代码文件夹，复制到自己工程中\luban-lite\application\rt-thread\helloworld\user-bsp文件夹下

驱动代码文件夹下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 在 资料下载中心->模块移植资料下载 里面的该章节压缩包中。

提示

如果未找到 user-bsp 这个文件夹，说明你未进行模块移植的前置操作。请转移到手册使用必要操作（点击跳转）中进行必要的配置操作！！！

接下来打开自己的工程，开始修改Kconfig文件。

1、在 VSCode 中打开 application\rt-thread\helloworld\Kconfig 文件

2、在该文件的 #endif 前面添加该模块的 Kconfig路径语句

shell
# DS18B20温度传感器
source "application/rt-thread/helloworld/user-bsp/ds18b20-temp-sensor/Kconfig"

1、我们 双击 luban-lite 文件夹下的 win_env.bat 脚本打开env工具：

2、输入以下命令列出所有可用的默认配置：

shell
scons --list-def

3、选择 d13x_JLC_rt-thread_helloworld 这个配置！这个是我们衡山派开发板的默认配置！输入以下命令即可：

shell
scons --apply-def=7

或者

shell
scons --apply-def=d13x_JLC_rt-thread_helloworld_defconfig

这两个命令作用是一样的，一个是 文件名 ，一个是 编号 ！！！

4、输入以下命令进入menuconfig菜单

shell
scons --menuconfig

进入以下界面：

5、选中 Porting code using the LCKFB module

按 Y 选中

按 N 取消选中

方向键 左右 调整 最下面菜单的选项

方向键 上下 调整 列表的选项

回车 执行最下面菜单的选项

6、回车进入 Porting code using the LCKFB module 菜单

7、按方向键 上下 选中 Using DS18B20 temperature sensor 后按 Y 键，看到前面括号中出现一个 * 号，就可以下一步了。

8、按方向键 左右 选中 <Save> 然后一路回车，然后 退出 即可

编译 ​

我们 保存并退出menuconfig菜单 之后，输入以下命令进行编译：

shell
scons

或

shell
scons -j16

-j 用来选择参与编译的核心数: 我这里是选择16

大家可以根据自己的电脑来选择

核心越多编译越快

如果写的数量高于电脑本身，那么就自动按照最高可用的来运行！

镜像烧录 ​

编译完成之后会在 \luban-lite\output\d13x_JLC_rt-thread_helloworld\images 文件夹下生成一个 d13x_JLC_v1.0.0.img 镜像文件！

然后我们烧录镜像，具体的教程请查看：镜像烧录（点击跳转🚀）

到这里完成了，请移步到 最后一节 进行移植验证。

工程代码解析 ​

bsp_ds18b20.c ​

c
/*
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 */

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include <inttypes.h>
#include <finsh.h>
#include "hal_adcim.h"
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_log.h"
#include "hal_gpai.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "hal_i2c.h"
#include "bsp_ds18b20.h"

#define DS18B20_DQ_PIN_NAME     "PE.14"

static rt_base_t DS18B20_DQ_Pin;

//设置输出模式
#define DQ_OUT()        rt_pin_mode(DS18B20_DQ_Pin, PIN_MODE_OUTPUT)
//设置输入模式
#define DQ_IN()         rt_pin_mode(DS18B20_DQ_Pin, PIN_MODE_INPUT_PULLUP)
//获取引脚的电平变化
#define DQ_GET()        rt_pin_read(DS18B20_DQ_Pin)
//输出
#define DQ(x)           rt_pin_write(DS18B20_DQ_Pin, (x ? PIN_HIGH : PIN_LOW))

static void delay_ms(uint64_t ms){ rt_thread_mdelay(ms); }
static void delay_us(uint64_t us){ aicos_udelay(us); }


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Read_Byte
 * 函 数 说 明：从DS18B20读取一个字节
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读取到的字节数据
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint8_t DS18B20_Read_Byte(void)
{
    uint8_t i = 0, dat = 0;

    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        DQ_OUT();//设置为输入模式

        DQ(0); //拉低
        delay_us(2);

        DQ(1); //释放总线

        DQ_IN();//设置为输入模式
        delay_us(12);

        dat >>= 1;

        if( DQ_GET() )
        {
            dat = dat | 0x80;
        }

        delay_us(50);
    }

    return dat;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Write_Byte
 * 函 数 说 明：写一个字节到DS18B20
 * 函 数 形 参：dat：要写入的字节
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：无
******************************************************************/
void DS18B20_Write_Byte(uint8_t dat)
{
    uint8_t i;

    DQ_OUT();//设置输出模式

    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        if( (dat&0x01) ) //写1
        {
            DQ(0);
            delay_us(2);
            DQ(1);
            delay_us(60);
        }
        else //写0
        {
            DQ(0);//拉低60us
            delay_us(60);
            DQ(1);//释放总线
            delay_us(2);
        }
        dat = dat >> 1;//传输下一位
    }
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Check
 * 函 数 说 明：检测DS18B20是否存在
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：RT_EOK:检测到DS18B20的存在  -RT_ERROR:不存在
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：无
******************************************************************/
int DS18B20_Check(void)
{
    uint8_t timeout = 0;

    //复位DS18B20
    DQ_OUT(); //设置为输出模式

    DQ(0); //拉低DQ
    delay_us(750); //拉低750us

    DQ(1); //拉高DQ
    delay_us(15);  //15us

    //设置为输入模式
    DQ_IN();

    //等待拉低，拉低说明有应答
    while( DQ_GET() && (timeout < 200) )
    {
        timeout++;//超时判断

        delay_us(1);
    }

    //设备未应答
    if(timeout >= 200)
        return 1;
    else
        timeout = 0;

    //等待18B20释放总线
    while ( !DQ_GET() &&timeout<240)
    {
        timeout++;//超时判断
        delay_us(1);
    }

    //释放总线失败
    if(timeout >= 240)
        return -RT_ERROR;

    return RT_EOK;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Start
 * 函 数 说 明：DS18B20开始温度转换
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：无
******************************************************************/
void DS18B20_Start(void)
{
    int ret = 0;

    ret = DS18B20_Check();      //查询是否有设备应答
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("DS18B20_Start -> DS18B20_Check failed");
    }

    DS18B20_Write_Byte(0xcc);   //对总线上所有设备进行寻址
    DS18B20_Write_Byte(0x44);   //启动温度转换
}


/**********************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Read
 * 函 数 功 能：读取DS18B20温度数据
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：其他：数据     -RT_ERROR：错误
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
**********************************************************/
float DS18B20_Read(void)
{
    int ret = 0;
    uint16_t temp;
    uint8_t dataL = 0, dataH = 0;
    float value;

    DS18B20_Start();

    ret = DS18B20_Check();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("DS18B20_Read ---> DS18B20_Check() failed !!!");
    }

    DS18B20_Write_Byte(0xcc);     // 对总线上所有设备进行寻址
    DS18B20_Write_Byte(0xbe);     // 读取数据命令

    dataL = DS18B20_Read_Byte();  // LSB
    dataH = DS18B20_Read_Byte();  // MSB

    temp = (dataH << 8) + dataL;  // 整合数据

    if(dataH & 0X80) // 高位为1，说明是负温度
    {
        temp = (~temp) + 1;
        value = temp * (-0.0625);
    }
    else
    {
        value = temp * 0.0625;
    }

    return value;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Init
 * 函 数 功 能：初始化DS18B20
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：RT_OK：完成   -RT_ERROR：错误
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
**********************************************************/
int DS18B20_Init(void)
{
    int ret = 0;

    DS18B20_DQ_Pin = rt_pin_get(DS18B20_DQ_PIN_NAME);

    rt_pin_mode(DS18B20_DQ_Pin,  PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_write(DS18B20_DQ_Pin, PIN_HIGH);

    ret = DS18B20_Check(); //检测器件是否存在
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("DS18B20_Init ---> DS18B20_Check()  failed !!!");
    }

    return ret;
}

bsp_ds18b20.h ​

c
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#ifndef __BSP_DS18B20_H__
#define __BSP_DS18B20_H__

#include "stdio.h"

int DS18B20_Init(void);
float DS18B20_Read(void);

#endif

Kconfig ​

这个是一个menuconfig中的选项，如果在菜单中选中该选项，就会在rtconfig.h中定义一个语句，用来if判断条件编译之类的。

c

config LCKFB_DS18B20_TEMP_SENSOR
    bool "Using DS18B20 temperature sensor"
    default n
    help
        More information is available at: https://wiki.lckfb.com/

SConscript ​

自动化构建文件，如果定义了 LCKFB_DS18B20_TEMP_SENSOR 和 USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE 就自动编译当前目录下的文件！！

c
Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
import rtconfig
from building import *

cwd = GetCurrentDir()
CPPPATH = [cwd]
src = []


if GetDepend('LCKFB_DS18B20_TEMP_SENSOR') and GetDepend('USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE'):
    src = Glob(os.path.join(cwd, '*.c'))

group = DefineGroup('lckfb-ds18b20-temp-sensor', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)

Return('group')

test_ds18b20_temp_sensor.c ​

这个文件定义了一个用于处理DS18B20温度传感器的线程，初始化了DS18B20传感器，并设置了线程的优先级、栈大小和时间片。 线程的主要任务是周期性地读取DS18B20的温度值，并将读取到的数据打印到控制台。线程在读取数据时会进行错误检查，并在一定次数的读取后提供退出线程的命令提示。通过命令行接口，用户可以启动和退出这个线程来测试DS18B20传感器的功能。

线程入口函数逻辑

  • 初始化循环次数while_count为1。
  • 调用DS18B20_Init函数来初始化DS18B20传感器。
  • 如果初始化失败，打印错误信息并返回。
  • 在一个无限循环中，首先读取温度值。
  • 如果读取成功，将读取到的浮点数值转换为整数和小数格式并打印到控制台。
  • 如果读取失败，打印错误信息。
  • 当循环次数达到100次时，重置循环次数并打印退出线程的命令提示信息。
  • 在每次循环结束时，线程会挂起500毫秒。
  • 在打印退出命令提示后，线程会额外挂起2000毫秒。

DS18B20启动函数逻辑

创建名为"ds18b20_thread"的线程，入口函数为ds18b20_thread_entry，无参数，设置栈大小、优先级和时间片。 如果线程创建成功，启动线程。

DS18B20退出函数逻辑

使用rt_thread_delete函数尝试删除ds18b20_thread线程。

  • 如果删除失败，打印错误信息。
  • 如果删除成功，打印退出成功的提示信息。

提示

MSH_CMD_EXPORT宏将test_ds18b20_temp_sensor和test_exit_ds18b20_temp_sensor函数导出为RT-Thread命令行接口的命令，这样用户可以在RT-Thread的命令行中直接运行这些命令来启动和退出DS18B20传感器的读取。

c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_ds18b20.h"

#define THREAD_PRIORITY         25      // 线程优先级
#define THREAD_STACK_SIZE       1024    // 线程大小
#define THREAD_TIMESLICE        10      // 时间片

static rt_thread_t ds18b20_thread = RT_NULL;   // 线程控制块

// 线程入口函数
static void ds18b20_thread_entry(void *param)
{
    int while_count = 1; // 循环次数
    int ret = 0;

    rt_kprintf("Start DS18B20_Init !!\n");

    /* DS18B20初始化 */
    ret = DS18B20_Init();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("failed to DS18B20_Init !");
        return;
    }
    rt_kprintf("DS18B20_Init successful !!\n");

    while(while_count++)
    {
        float recv_value = DS18B20_Read(); //读取
        if( recv_value < 0 )
        {
            LOG_E("failed to DS18B20_Read !");
        }
        else
        {
            uint32_t value = recv_value * 100.0f;
            rt_kprintf("\nRead [DS18B20] Temperature = %d.%02d\n", value/100, value%100);
        }

        if(while_count >= 100)
        {
            while_count = 1;

            rt_kprintf("\nType [test_exit_ds18b20_temp_sensor] command to exit DS18B20 to read data\n");
            rt_kprintf("Note: Pressing [TAB] as you type will autocomplete the command\n");

            rt_thread_mdelay(2000);
        }

        rt_thread_mdelay(500);
    }

}

/* DS18B20启动函数 */
static void test_ds18b20_temp_sensor(int argc, char **argv)
{
    /* 创建线程，名称是 ds18b20_thread，入口是 ds18b20_thread_entry */
    ds18b20_thread = rt_thread_create("ds18b20_thread",
                            ds18b20_thread_entry, RT_NULL,
                            THREAD_STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);

    /* 如果获得线程控制块，启动这个线程 */
    if (ds18b20_thread != RT_NULL)
        rt_thread_startup(ds18b20_thread);
}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_ds18b20_temp_sensor, run DS18B20 temp sensor);


/* DS18B20退出函数 */
static void test_exit_ds18b20_temp_sensor(void)
{
    int ret = rt_thread_delete(ds18b20_thread);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("failed to test_exit_ds18b20_temp_sensor !!");
    }
    else
    {
        rt_kprintf("\n========DS18B20 exit successful !!========\n");
    }

}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_exit_ds18b20_temp_sensor, quit DS18B20);

移植验证 ​

我们使用串口调试，将 USB转TTL模块 连接到衡山派开发板上面！！

具体的教程查看：串口调试（点击跳转🚀）

串口波特率默认为115200

我们在输入下面的命令运行该模块的线程：

输入的时候按下TAB键会进行命令补全！！

shell
test_ds18b20_temp_sensor

模块上电效果：

模块代码下载 ​

链接：下载中心->模块移植代码下载（点击跳转🚀）

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