基于STM32的DS18b20温度传感器的程序设计

DS18B20是一种数字式温度传感器，可以通过一根数据线进行读取。在STM32上使用DS18B20需要使用OneWire协议进行通信。

以下是基于STM32的DS18B20温度传感器的程序设计：

1. 硬件连接

将DS18B20的数据线连接到STM32的GPIO口上，并连接上拉电阻。例如，将数据线连接到GPIOA的Pin2上，上拉电阻为4.7kΩ。

2. 初始化

首先需要初始化GPIO口，将其设置为输出模式并拉低数据线。然后延时480us，将数据线拉高，延时60us，再将数据线设置为输入模式。

void DS18B20_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(480);
    
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(60);
    
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

3. 发送指令

发送指令需要使用OneWire协议，先将数据线拉低，延时1us。然后发送指令，最高位先发送。例如读温度指令为0x44，发送顺序为0x44->0x22->0x11->0x08->0x04->0x02->0x01。

void DS18B20_WriteByte(uint8_t data)
{
    for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(1);
        
        if(data & (1 << i))
        {
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
        }
        else
        {
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
        }
        
        HAL_Delay(60);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
    }
}

4. 读取温度

读取温度需要先发送读温度指令，然后等待转换完成。转换完成后，发送读取温度指令，接收温度数据。温度数据为16位，先接收低8位，再接收高8位。最后将温度数据转换为实际温度值。

float DS18B20_GetTemp(void)
{
    uint8_t temp_l, temp_h;
    
    DS18B20_Init();
    DS18B20_WriteByte(0xcc);
    DS18B20_WriteByte(0x44);
    
    DS18B20_Init();
    DS18B20_WriteByte(0xcc);
    DS18B20_WriteByte(0xbe);
    
    temp_l = DS18B20_ReadByte();
    temp_h = DS18B20_ReadByte();
    
    uint16_t temp = temp_h << 8 | temp_l;
    
    return (float)temp / 16.0;
}

完整代码如下：

#include "stm32f1xx_hal.h"

void DS18B20_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(480);
    
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(60);
    
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

void DS18B20_WriteByte(uint8_t data)
{
    for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(1);
        
        if(data & (1 << i))
        {
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
        }
        else
        {
            HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
        }
        
        HAL_Delay(60);
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
    }
}

uint8_t DS18B20_ReadByte(void)
{
    uint8_t data = 0;
    
    for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(1);
        
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(5);
        
        if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_2))
        {
            data |= (1 << i);
        }
        
        HAL_Delay(60);
    }
    
    return data;
}

float DS18B20_GetTemp(void)
{
    uint8_t temp_l, temp_h;
    
    DS18B20_Init();
    DS18B20_WriteByte(0xcc);
    DS18B20_WriteByte(0x44);
    
    DS18B20_Init();
    DS18B20_WriteByte(0xcc);
    DS18B20_WriteByte(0xbe);
    
    temp_l = DS18B20_ReadByte();
    temp_h = DS18B20_ReadByte();
    
    uint16_t temp = temp_h << 8 | temp_l;
    
    return (float)temp / 16.0;
}

int main(void)
{
    HAL_Init();
    
    float temp;
    
    while(1)
    {
        temp = DS18B20_GetTemp();
        
        // Do something with temperature
        
        HAL_Delay(1000);
    }
}