ds18b20的使用：

• ds18b20 是一个单总线的设备，定制化我们必须通过协议编程实现此协议。
• 协议是一种规定的语言，或者需要通过编程来执行。

单许多形式的单总线：

• uart 的 RX、TX。
• IIC 的 data 线。
• SPI 的 data 线。

前一部分:与供电有关。 64-bit ROM：存放唯一的 64 位序列码。

临时存储器：相当于寄存器 RAM 和 ROM 组合。(里面有 9 个字节）

• 内部一共有 9 个字节，有 RAM ，也有 ROM。
• power-up state：上电状态。
• 0x0550 代表 85℃。

(1)温度寄存器:

• 分为高字节和低字节。记录当前温度传感器的温度值。
• 最多只有 12 bit 它是有效的，可以通过配置寄存器进行调整。默认上电 12 bit。
• S = 0 代表温度正， S = 1 代表温度负。
• 默认值为 0x0550 代表 85℃。

(2)用户定制温度阈值:

• 掉电不丢失
• 我们通常不使用这个温度阈值寄存器。

（3）Configuration Reegister：

• bit5、bit6 可组合。其他位置是固定的。
• 用来配置 9bit、10bit、11bit、12bit 的模式。（0.5、0.25、0.125、0.0625）（默认是 12 位）

（4）64bit 的ROM标识码

(1)单总线协议概述:

• 先搞定自己的系统。 单点或多点。
• DS18b20 总线上的数据是 LSB (一个字节是从最低水平开始先传输的）

(2)讨论单总线系统分为以下三个方面:

• 硬件结构：

  • 单总线要求:漏极开路式 5K欧姆的上拉电阻
  • 总线低电平超过 480us，将从设备中复位。

• 执行顺序 （transaction sequence）

  • 初始化
  • ROM Command
  • DS18B20 Function Command

注意点：

• 要及时切换 GPIO 注意他是输出状态还是输入状态。(输入状态应检查其对设备的响应)
• 先由控制发送一个 复位脉冲。(将总线拉到低电平 480us 即可）
• 再从机发送一个 存在脉冲。（让制器知道总线上面的 18b20 已经准备好了，本质也是拉低电平）

（1）写时序：

• 所有的写时序必须持续 60 us。（18b20 会自动读取这这个写时序）
• 两个写周期之间，必须要有 1us 的恢复时间。
• 当总线控制器把数据线 从逻辑高电平拉到低电平的时候，写时序开始，然后低电平持续15us，然后进行释放总线。（外部的上拉电阻，保证了默认情况下总线是低电平）
• DS18B20 会自动在一个 15us-60us 对总线上的数据进行采样。

注意！！！

写 “0” 的时候注意点：

• 这里省略了一步：从逻辑高电平拉到低电平的时候，写时序开始，然后低电平持续15us，然后进行释放总线。（没有释放总线）
• 我们要保证在 15-60 us 的区间，保持电平为 0。
• 写完一个 bit 之后，恢复时间至少要有 1us。

写 “1” 的时候注意点：（这个就很典型）

• 写时序的开始，必须先拉低总线，然后再释放总线。
• 有一个阴影部分：说明释放时间是没有被严格要求的，可以有一定的余量。（只是至少要有 1us 的持续低电平的时间）

void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)     
 { 
                     
    u8 j;
    u8 testb;
	DS18B20_IO_OUT();	//SET PG11 OUTPUT;
    for (j=1;j<=8;j++) 
	{ 
        
        testb=dat&0x01;  // 先取出 data 的最低位，因为这个总线式 LSB 模式，先发送低字节。
        dat=dat>>1;  	
        if (testb) 
        { 
        
            // Write 1
            setDS18B20(0);	// 先将总线拉低，标志写时序的开始
            delay_us(2);    // 延时 
            setDS18B20(1);  // 然后将总线拉高，实际写入 1
            delay_us(60);             
        }
        else 
        { 
        
            // Write 0
            setDS18B20(0);	// 先将总线拉低，标志写时序的开始 （省略 释放总线的过程）
            delay_us(60);   // 直接写入 0 
            setDS18B20(1);  // 写入完成之后，再释放总线
            delay_us(2);    // 确保恢复时间 
        }
    }
}

（2）读时序：

• 也要注意 GPIO 的模式变换，注意什么时候搞成输入模式、什么时候搞成输出模式。

• 控制器先拉低总线，并且在 1us 后释放总线。（拉高、配置成上拉输入模式） （时序图在读 “0” 的时候没有体现释放，读 “1” 的时候体现）

• 然后 ds18b20 就会将对应的值，放到总线上面。控制器必须要 在前15us，将其读走。

• 后面 45us 没有什么作用。只需要进行延时即可。（因为整个读周期，必须持续 60us，所以需要进行等待）

u8 DS18B20_Read_Bit(void) 	 
{ 
        
    u8 data;
	DS18B20_IO_OUT();	// 将其配置为输出模式
    setDS18B20(0);  // 将总线拉低
	delay_us(2);      // 延时 2 us
    setDS18B20(1);  // 释放总线（低电平可以覆盖高电平）（将总线拉高，然后配置成输入模式）
	DS18B20_IO_IN();	// SET PG11 INPUT
	delay_us(12);     // 
	if(getDS18B20()) data=1;
    else data=0;	 
    delay_us(50);   // 恢复时间 
    return data;
}

u8 DS18B20_Read_Byte(void)     
{ 
                
    u8 i,j,dat;
    dat=0;
	for (i=1;i<=8;i++) 
	{ 
        
        j=DS18B20_Read_Bit();   // 先读到了最低位
        dat=(j<<7)|(dat>>1);    // 先放到最高位，然后不断左移
        // dat |= ( j << (8-i)) // 直接按照顺序进行存放 
    }						    
    return dat;
}

1、温度获取流程
(1)DS18B20自己本身不会主动去进行温度测量，而是需要主控CPU主动发起一个温度转换的过程，这么设计是因为温度转换本身是要耗电的，所以设计为平时待机等待温度转换命令后才去进行温度AD转换。

(2)主控CPU和DS18B20之间的通信是分周期的，譬如我们要让DS18B20进行温度转换就是一个周期。这个周期包含一个初始化+N个命令。（每个周期的开始都要有一个初始化，然后跟着N个命令）

铺垫：

传感器：将其他的模拟信号（温度、液位、气压等等），统一转换成 电压 这个模拟量。

A/D 转换：电压这个模拟量，再通过 A/D 通道，转换成计算机所能处理的二进制。（0 和 1）

• 只不过有的传感器，内部已经做好了 A/D 转换，不需要再占用我们的通道。

(1)什么是AD转换？（A：analog，模拟的， D：digital，数字的）

• 现实世界是模拟的，连续分布的，无法被分成有限份；（数值是不能突变的）
• 计算机世界是数字的，离散分布的，是可以被分成有限份的；（数值是可以突变的）

（1）

（2）A/D转换器的实现方法：

• 计数器式 A/D 转换
• 双积分式 A/D 转换
• 逐次逼近式 A/D 转换 （主要分析这一个）

（3）常用的 A/D 转换器件

• 8位的 ADC0808、ADC0809
• 12位的 ADC574

（4）AD转换在系统当中的存在方式：

• CPU 外部扩展专用 AD 芯片。
• CPU 内部集成 AD 模块。

（1）位数：转换出来的数字，由几个二进制来进行表示。（决定了其每一个位的精度）

• 位数多的，精度越高，每一位表示的更加精准
• 位数少的，精度越低，每一位表示的更加模糊

（2）量程：A/D转换器 所对应的模拟量的范围。

• 若量程为 4-20mA ,则输入的电流大小不能超过 20 ma，否则会将 AD 转换器烧掉。
• 量程规定了 A/D 转换器对应输入的范围。

（3）精度：表示测量值和真实值的接近程度，有点类似于误差范围。

• 比如尺子的精度有：0.1mm的，1mm的，1cm的。

• 它的值和分辨率的值没有关系。是由电子器件的物理因素有关。

• 在器件生产出来就定好了。

比如一个精度为 0.5、 另外一个精度为 0.1，这两个 A/D 转换器测到值为 3.6

精度为 0.5：只能量出 0.5、1.0、1.5 这样的数字，不认识 3.6 ，所以进行四舍五入后得 3.5，此时误差就成了 0.1。

精度为 0.1：可以直接测出 3.6 ，没有误差。

（4）分辨率：代表AD转换器转出来的二进制数，每一格表示多少。

• 也就是代表每一个二进制位的权值

（5）转换速率（转换时间）

• 采样率：代表 A/D 转换器，每秒可以采样多少次数据。

举个例子：输入电压范围0-5V，AD转换输出位数是10，精度是0.01V ？

• 位数：10位

• 量程：0-5V

• 分辨率：(5-0)/2exp(10)=0.00488V

• 譬如一次AD转换后得到的数据是1010101010（170），则对应的电压值为：3.328V，考虑精度后为3.33V

• 我们使用的外扩的 AD 转换芯片（ET2046）。

• AD 转化芯片和CPU 通过 SPI 总线进行连接。（将转化之后的值，通过 SPI 总线进行传输）

（1）分析芯片 ET2046 的特性

• 支持 1.5V-5.5V 的低压 IO 接口。

• 高速度：采样率高达 125KHZ （每秒可以采样 125K 次）

• 支持的接口： SPI、QSPI。

• 分析一下引脚图：

  • X+、Y+、X-、Y- ：这四个引脚为模拟接口，可以输入模拟量。
  • DCLK、CS、DIN、DOUT：这四个引脚为 SPI 接口，可以进行 SPI 通信。

（1）分析传感器的特性：

• 模拟量输出 0-5V 的电压，气体浓度越高电压越高。（适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等监测装置。）
• 4个引脚： VCC 、 GND、 DO0 (数字量输出)、AO0（模拟量输出）

（2）模拟量输出，接到 STM32 单片机的 ADC通道上面，进行 AD 转换。

（3）电压值和浓度的对应关系：在数据手册当中进行查看。