vivado ds18b20

### 配置和使用DS18B20温度传感器

#### FPGA平台的选择与工具链设置
为了在Vivado中配置并使用DS18B20温度传感器，需先确认所使用的FPGA型号支持单总线协议。通常情况下，Xilinx系列的器件均能胜任此任务。启动Vivado之后，创建一个新的RTL项目，并指定目标设备。

#### 设计文件准备
编写用于控制DS18B20的操作程序时，推荐采用VHDL或Verilog硬件描述语言来定义逻辑功能。由于提到的设计采用了VHDL语言实现温度传感器驱动[^1]，这里继续沿用这一方式。

#### 初始化过程的具体实施
按照官方文档说明，在初始化阶段，主机（即FPGA）需要执行一系列动作以唤醒连接在同一根导线上的所有从机（此处指代多个可能存在的DS18B20芯片）。具体流程如下：

- 主动拉低信号线至少480微秒；
- 松开对这条线路的控制，进入接收模式；
- 经过短暂延迟（大约几十微秒），检测到由远端节点发出的存在脉冲——表现为持续约70至280微秒之间的低电平状态；

上述步骤完成后即可认为完成了整个初始化握手过程[^2]。

#### 数据读取机制概述
一旦成功建立了有效的通信链接，则可以通过发送特定命令字节给定地址码下的某个单独元件请求当前环境条件测量值。对于DS18B20而言，这涉及到向其内部寄存器写入转换指令，稍作停顿让对方完成采样工作后再去获取最终结果。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

entity ds18b20 is
    Port ( clk : in STD_LOGIC; -- 系统时钟输入
           rst_n : in STD_LOGIC; -- 复位信号(低有效)
           d_out : out STD_LOGIC_VECTOR (9 downto 0); -- 温度输出
           one_wire_io : inout STD_LOGIC ); -- 单总线接口
end ds18b20;

architecture Behavioral of ds18b20 is
begin
process(clk, rst_n)
variable cnt: integer range 0 to 500 := 0;
begin
if(rst_n='0')then
    ...
elsif rising_edge(clk) then
    case state_machine is
        when INIT =>
            if(cnt<480*clk_freq/1e6)then
                one_wire_io <= '0';
                cnt:=cnt+1;
            elsif(cnt<(480+75)*clk_freq/1e6)and(cnt>=480*clk_freq/1e6)then
                one_wire_io<=Z;
                cnt:=cnt+1;
            else
                -- 检测是否存在应答...
            end if;
        ...
    end case;
end process;

这段代码片段展示了部分初始化序列的状态机处理逻辑，其中`one_wire_io`代表了实际物理层面上用来传输信息的数据通道。注意这里的定时参数应当依据具体的系统频率(`clk_freq`)做适当调整。