基于FS4412的DS18B20溫度采集編程實現（1-時序分析）
作者：秦老師,華清遠見教育科技集團講師。
一、DS18B20簡介
DS18B20是常用的數字溫(wen)度計(ji)。DS18B20數字溫(wen)度計(ji)提供9至(zhi)12位（可配(pei)置(zhi)）溫(wen)度讀數，表明(ming)該設備的溫(wen)度。
信息通過單總線接口被發(fa)送到DS18B20或從DS18B20發(fa)出，因此從中(zhong)央微處理器到DS18B20只有需要(yao)一個線（和地(di)線）。
讀(du)，寫和進行(xing)溫度轉(zhuan)換所(suo)需(xu)要的(de)電源，可(ke)(ke)以由(you)數據線本身來提供(gong)，無需(xu)外部電源。 由(you)于每個DS18B20含有唯一的(de)序列號，多個DS18B20可(ke)(ke)以掛載(zai)在一條單總線上。這(zhe)允許在許多不同的(de)地(di)方，放置溫度傳感器。
這(zhe)個功(gong)能是非常有用(yong)的，可以應(ying)用(yong)在包(bao)括HVAC環境控制，建筑物內部(bu)的溫度(du)感應(ying)， 設備或機械，過(guo)程監測和控制等(deng)領域。
二、DS18B20硬件連接
DS18B20引(yin)腳圖 ; DS18B20 原理圖
DS18B20 有三(san)個引腳。根據原理圖(tu)可知(zhi)，DS18B20采(cai)用了外(wai)部供(gong)電(dian)的(de)(de)連接方式，而DQ引腳上(shang)(shang)拉10k電(dian)阻。DQ引腳連接在4412芯片的(de)(de)GPK1_1 引腳上(shang)(shang)面。
| GND | 地 |
| DQ | 數據線 |
| VDD | 電源（可選） |
三、DS18B20時序分析
DS18B20是一(yi)個單(dan)總線，輸入(ru)和輸出都是通(tong)過DQ引腳，我們(men)需(xu)要根據時序圖，不斷的操作DQ這個引腳，實現(xian)具體的功能(neng)。
(一)ds18b20復位時序和函數實現
通(tong)過復位信號，可以檢測(ce)DS18B20是(shi)否工作正常，并通(tong)知DS18B20準備通(tong)信。
（1）4412拉低DQ引腳，復位周期開始。
（2）DQ引(yin)腳上的(de)低電平保持(chi)480us—960us 的(de)時間，然后(hou)釋(shi)放(fang)總線。
（3）4412延時16us—60us等待DS18B20應答(da)。
（4）DS18B20拉(la)低DQ引腳60us—240us，表示應答。
4412讀(du)取DQ引腳電平，如果(guo)是低(di)電平，表示初始化完成。
（5）DS18B20應答(da)信號結(jie)束(shu)后，釋放總線，DQ引腳被上(shang)拉(la)電阻拉(la)高，復位周(zhou)期結(jie)束(shu)。
實現ds18b20的復位代碼：
void DS18_Reset()
{
GPK1.PUD = 0; //GPK1_1 禁止上下拉
GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4; //設置GPK1_1為輸出引腳
GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1); //設置GPK1_1 輸出‘0’，拉低DQ引腳
delay_us(700); //延時 600us
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //GPK1_1釋放總線
GPK1.CON &= ~(0xF << 4); //設置GPK1_1為輸入引腳
while(GPK1.DAT & (0x1 << 1)); //等待DS18B20應答信號 （DQ引腳低電平）
while(!(GPK1.DAT & (0x1 << 1)));
//等待DS18B20應答信號結束（DQ引腳高電平）
}
(二)ds18b20寫時序和函數實現
當我們需要從DS18B20寫數據的(de)時候，必須嚴格DS18B20的(de)寫時序，進(jin)行操作。
向DS18B20寫邏輯0操作(zuo)：
（1）4412拉低(di)DQ引(yin)腳，寫(xie)周期開始。
（2）DQ引(yin)腳保持低電(dian)平15us左右。
（3）DQ引腳繼續保持低電平20us--45us。
（4）釋放總線。
向(xiang)DS18B20寫邏(luo)輯1操作：
（1）4412拉低DQ引(yin)腳，寫(xie)周期開始(shi)。
（2）DQ引(yin)(yin)腳上的低電(dian)平保持大(da)于1us后，拉(la)高DQ引(yin)(yin)腳 ，總共15us。
（3）DQ引(yin)腳繼續(xu)保持(chi)高電平(ping)20us—45us
（4）釋放總線。
實現向DS18B20寫入一個字節代碼：
void DS18_Write(unsigned char data)
{
unsigned char i;
GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4; //設置GPK1_1為輸出引腳
for(i = 0; i < 8; i++)
{
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //設置GPK1_1 輸出1
delay_us(1); //延時1us
GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1); //設置GPK1_1 輸出0形成下降沿
delay_us(12); //延時12us，大于1us小于15us
if(data & 0x1) //如果數據低位為1
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //設置GPK1_1 輸出1
delay_us(40); //延時40us
data = data >> 2; //數據右移1位
}
}
(三)ds18b20寫時序和函數實現
當我們需(xu)要從DS18B20讀(du)數據的(de)時候，必(bi)須嚴格(ge)DS18B20的(de)讀(du)時序，進(jin)行操作。
（1）通過(guo)4412拉(la)低DQ引腳(jiao)，讀(du)周期開始。
（2）DQ引腳上的低電平(ping)至少保持1us 的時間，然后釋(shi)放(fang)引腳。
（3）4412延時幾us（留物理電平反應(ying)時間），讀取DQ引腳的數據。
注意：根據(ju)圖中(zhong)MASTER SAMPLES指示，從拉低電平(ping)轉換開始，留(liu)給(gei)物理電平(ping)轉換時(shi)間(jian)，到后4412的對(dui)DQ引腳讀取操作應給(gei)在15us之內完成。
（4）15us后讀時隙(xi)結束時，DQ引腳將通過(guo)外部上拉電(dian)阻(zu)拉回高電(dian)平。
4412延(yan)時(shi)45us等待讀周期結束。
實現向DS18B20讀入一個字節數據代碼：
unsigned char DS18_Read()
{
unsigned char i, Temp = 0; //初始化接受變量Temp為0
for(i = 0; i < 8; i++)
{
GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4; //設置GPK1_1為輸出引腳
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //設置GPK1_1 輸出1
GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1); //設置GPK1_1 輸出0,形成下降沿
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //GPK1_1釋放總線
GPK1.CON &= ~(0xF << 4); //設置GPK1_1為輸出引腳
Temp >>= 1; //接受變量右移1位
if(GPK1.DAT & (0x1 << 1)) //讀取DQ引腳，如果DQ為1
Temp |= 0x80; //接受變量Temp，高位置1
delay_us(30); //延時30us
}
return Temp;
//返回接受變量
}