S3C2440上ds18b20驱动
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DS18B20是Dallas公司生产的数字温度传感器，具有体积小、适用电压宽、经济灵活的特点。它内部使用了onboard专利技术，全部传感元件及转换电路集成在一个形如三极管的集成电路内。DS18B20有电源线、地线及数据线3根引脚线，工作电压范围为3～5.5 V，支持单总线接口。
一、开发环境
主 机：VirtualBox--Fedora 9
开发板：Mini2440--128MB Nand, Kernel:2.6.32.2
编译器：arm-linux-gcc-4.3.2
二、DS18B20的结构和工作原理
DS18B20的外部结构如图1所示。其中，VDD为电源输入端，DQ为数字信号输入/输出端，GND为电源地。
DS18B20内部结构主要包括4部分：64位光刻ROM、温度传感器、非易失的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器，如图2所示。
64位ROM中，在产品出厂前就被厂家通过光刻刻录好了64位序列号。该序列号可以看作是DS18B20的地址序列码，用来区分每一个DS18B20，从而更好地实现对现场温度的多点测量。
图2中的暂存器是DS18B20中最重要的寄存器。暂存器由9个字节组成，各字节定义如表1所列。
配置寄存器用于用户设置温度传感器的转换精度，其各位定义如下：
TM位是测试模式位，用于设置DS18B20是工作模式(0)还是测试模式(1)，其出厂值为0。R1、R0用于设置温度传感器的转换精度：00，分辨率为9位，转换时间为93.75ms;01，分辨率为10位，转换时间为187.5 ms;10，分辨率为11位，转换时间为375 ms;11，分辨为12位，转换时间为750 ms。R1、R0的出厂值为11。其余5位值始终为1。
第0和第1字节为16位转换后的温度二进制值，其中前4位为符号位，其余12位为转换后的数据位(分辨率为12位)。如果温度大于0，则前4位值为0，只要将测到的数值乘上0.062 5即可得到实际温度值;如果温度小于0，则前4位为1，需将测得的数值取反加1后，再乘上0.062 5。第0和第1字节各位的二进制值如下：
2.2 DS18B20的应用电路结构
按DS18B20的供电方式，其应用电路结构可分为如下3种：寄生电源供电方式;寄生电源强上拉供电方式;外部电源供电方式。实际应用中，以外部电源供电方式为主。其应用原理图如图3所示。
2.3DS18B20的工作原理
根据DS18B20的通信协议，MCU对其操作主要有如下3个步骤：读写之前，对DS18B20发送约500 μs的低电平进行复位;复位成功，发送ROM指令;发送RAM指令。MCU对DS18B20的具体操作流程如图4所示。
三、Linux的DS18B20驱动程序实现
选取mini2440开发板为硬件平台(主芯片为Samsung公司的S3C2440)，选取Linux的最新内核Linux2.6.29为软件平台。通过mini2440的扩展接口引出GPIO口(GPBl)为数据线DQ。
DS18B20为单总线器件，因此对其操作的时序比较严格。DS18B20驱动最终能否得以正常运行，获得实时温度值，关键在于能否正确地编写复位程序、位写程序和位读程序。
3.1复位程序
对DS18B20进行读写之前要对其复位初始化，以检测DS18B20的存在。复位要求MCU将数据线下拉480～960 μs，再释放数据线，等待约60 μs。若MCU接收到DS18B20发出的存在低电平，则表示复位成功。
下面是复位程序代码：
3.2写1字节子程序
发送ROM和RAM指令，需向DS18B20写入数据。写1字节子程序如下：
3.3读N字节子程序
当温度转换完毕，需从DS18B20的RAM中读取第0和第1字节的二进制数据。
读1字节子程序如下：
读N字节子程序如下：
四、最终驱动。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include [!--empirenews.page--]
#include
#include
#include
#include
//define DQpin
#define DQ S3C2410_GPB(1)
#define DQ_INPUT s3c2410_gpio_cfgpin(DQ, S3C2410_GPIO_INPUT)//input function
#define DQ_OUTPUT s3c2410_gpio_cfgpin(DQ, S3C2410_GPIO_OUTPUT)//output function
#define DEVICE_NAME "ds18b20"
#define DEVICE_MAJOR 0
static int device_major=DEVICE_MAJOR;
typedef unsigned char uchar;
static struct class *ds18b20_class;
static uchar data[2];//save the data
static void reset(void)
{
do{
DQ_OUTPUT;//set the DQ output mode
s3c2410_gpio_setpin(DQ,1);
udelay(1);
s3c2410_gpio_setpin(DQ,0);
udelay(600);
s3c2410_gpio_setpin(DQ,1);
udelay(60);
DQ_INPUT;
}while(s3c2410_gpio_getpin(DQ)!=0);
while(s3c2410_gpio_getpin(DQ)==0);
return 0;
}
static void writebyte(uchar cmd)
{
uchar i;
DQ_OUTPUT;
for(i=0;i<8;i++){
s3c2410_gpio_setpin(DQ,0);
udelay(1);
if(cmd&0x01)
s3c2410_gpio_setpin(DQ,1);
udelay(65);
s3c2410_gpio_setpin(DQ,1);
cmd=cmd>>1;
}
}
static uchar readbyte(void)
{
uchar i,temp=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
temp>>=1;
DQ_OUTPUT;
s3c2410_gpio_setpin(DQ,0);
udelay(1);
s3c2410_gpio_setpin(DQ,1);
DQ_INPUT;
udelay(10);
if(s3c2410_gpio_getpin(DQ))
temp=temp|0x80;
udelay(65);
DQ_OUTPUT;
s3c2410_gpio_setpin(DQ,1);
}
return temp;
}
static void read(void)
{
reset();
udelay(120);
writebyte(0xCC);
writebyte(0x44);
udelay(5);
reset();
writebyte(0xCC);
writebyte(0xBE);
data[0]=readbyte();
data[1]=readbyte();
}
static int ds18b20_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *offp)
{
read();
buf[0] = data[0];
buf[1] = data[1];
return 1;
}
static struct file_operations f_ops={
.owner=THIS_MODULE,
.read=ds18b20_read,
};
static int __init ds18b20_init(void)
{
//注册字符设备，这里定义DEVICE_MAJOR=0，让系统去分配，注册成功后将返回动态分配的主设备号
device_major = register_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME, &f_ops);
if(device_major<0)
{
printk(DEVICE_NAME " register faild!n");
return device_major;
}
//注册一个设备类，使mdev可以在/dev/目录下建立设备节点
ds18b20_class= class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
if(IS_ERR(ds18b20_class))
{
printk(DEVICE_NAME " create class faild!n");
return -1;
}
device_create(ds18b20_class, NULL, MKDEV(device_major, 0), NULL, DEVICE_NAME);
return 0;
}
static void __exit ds18b20_exit(void)
{
//注销字符设备
unregister_chrdev(device_major, DEVICE_NAME);
//删除设备节点，注意2.6内核较早版本的函数名是class_device_destroy，现该为device_destroy
device_destroy(ds18b20_class, MKDEV(device_major, 0));
//注销类
class_destroy(ds18b20_class);
}
module_init(ds18b20_init);
module_exit(ds18b20_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
五、测试程序
#include
#include "sys/types.h"
#include "sys/ioctl.h"
#include "stdlib.h"
#include "termios.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "sys/time.h"
int main(int argc,char *argv)
{
int fd;
unsigned char buf[2];
float result;
if((fd=open("/dev/ds18b20",O_RDWR | O_NDELAY | O_NOCTTY))<0)
{
printf("Open Device DS18B20 failed.rn");
exit(1);
}
else
{
printf("Open Device DS18B20 successed.rn");
while(1)
{
read(fd, buf, 1);
result = (float)buf[0];
result /= 16;
result += ((float)buf[1] * 16);
printf("%.1f `Crn", result);
sleep(1);
}
close(fd);
}
return 0;
}
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