DS18B20 单总线温度传感器通用标准驱动模块

目录

一、头文件 ds18b20.h（标准对外接口）

二、驱动实现 ds18b20.c（完整标准实现）

三、对接原有工程全局变量兼容适配层（替换你原有零散代码）

1. main.h 内全局变量统一映射

2. 原工程调用替换说明

四、标准模块核心特性（行业通用最佳实践）

1. 分层标准化架构

2. 完善容错机制

3. 时序严格遵循 DS18B20 官方手册

4. 定点 DSP 性能优化

5. 可移植性设计

五、上层业务调用示例（主循环）

六、与你原始代码改动对比说明

适配 TMS320C54x DSP，完全基于你现有 IO、延时、全局变量重构，标准化分层、容错、滤波、异常保护，剥离业务冗余，可通用移植。

一、头文件 ds18b20.h（标准对外接口）

#ifndef DS18B20_H
#define DS18B20_H
#include "dsp.h"
#include "main.h"

// 硬件定义，可根据硬件修改
#define DS18B20_IO_BIT 0x0080 // TEMPIO寄存器第7位为单总线DQ
#define DS18B20_IO_REG TEMPIO // 单总线IO寄存器

// DS18B20 标准指令
#define DS18B20_CMD_SKIPROM 0xCC // 跳过ROM（单传感器）
#define DS18B20_CMD_CONVERT 0x44 // 启动温度转换
#define DS18B20_CMD_READSCR 0xBE // 读取暂存寄存器

// 温度全局变量外部声明
extern int g_TempRaw; // 原始16位采样值
extern int g_TempReal; // 实际温度（放大100倍，整型存储，避免浮点频繁运算）
extern int g_TempLast; // 上一次有效温度（异常兜底）
extern unsigned char g_DS18B20_Sta; // 传感器状态 0:失联 1:正常

// 底层驱动函数
void DS18B20_Init(void); // 单总线复位+存在脉冲检测
void DS18B20_WriteByte(unsigned char dat); // 写字节
unsigned char DS18B20_ReadByte(void); // 读单字节
unsigned int DS18B20_ReadWord(void); // 读取16位温度寄存器

// 业务功能函数
unsigned char DS18B20_ConvertTemp(void); // 启动转换并读取温度
void DS18B20_TaskProcess(void); // 温度周期采集任务入口

#endif

二、驱动实现 ds18b20.c（完整标准实现）

#include "ds18b20.h"

/********************** 全局变量 **********************/
int g_TempRaw = 0;
int g_TempReal = 0;
int g_TempLast = 2500; // 默认25.00℃初始兜底值
unsigned char g_DS18B20_Sta = 0;

// 外部依赖：微秒级延时函数，1单位=3.2us
extern void delay_us(unsigned int mmm);
// 看门狗IO寄存器
extern unsigned int IOSR;

/*********************************************************************
* 函数：DS18B20_Init
* 功能：单总线复位，等待存在脉冲，检测传感器是否在线
* 返回：无，状态存入g_DS18B20_Sta
*********************************************************************/
void DS18B20_Init(void)
{
// 拉低总线480us以上复位
DS18B20_IO_REG &= ~DS18B20_IO_BIT;
delay_us(400);
// 释放总线，上拉电阻拉高
DS18B20_IO_REG |= DS18B20_IO_BIT;
delay_us(30);

// 读取存在脉冲：传感器拉低=正常
if( (DS18B20_IO_REG & DS18B20_IO_BIT) == 0 )
{
g_DS18B20_Sta = 1;
}
else
{
g_DS18B20_Sta = 0;
}
delay_us(90);
DS18B20_IO_REG |= DS18B20_IO_BIT;
delay_us(4);
}

/*********************************************************************
* 函数：DS18B20_WriteByte
* 功能：单总线写字节，标准时序，低位先发
*********************************************************************/
void DS18B20_WriteByte(unsigned char dat)
{
unsigned char i;
unsigned char bit;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
bit = dat & 0x01;
// 拉低总线启动写时隙
DS18B20_IO_REG &= ~DS18B20_IO_BIT;
delay_us(2);
if(bit)
{
DS18B20_IO_REG |= DS18B20_IO_BIT;
}
else
{
DS18B20_IO_REG &= ~DS18B20_IO_BIT;
}
delay_us(30);
// 释放总线
DS18B20_IO_REG |= DS18B20_IO_BIT;
delay_us(4);
dat >>= 1;
}
delay_us(4);
}

/*********************************************************************
* 函数：DS18B20_ReadByte
* 功能：单总线读取单字节，标准读时隙
*********************************************************************/
unsigned char DS18B20_ReadByte(void)
{
unsigned char i;
unsigned char dat = 0;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
dat >>= 1;
// 拉低总线触发读时隙
DS18B20_IO_REG &= ~DS18B20_IO_BIT;
delay_us(4);
// 释放总线
DS18B20_IO_REG |= DS18B20_IO_BIT;
delay_us(1);
// 采样总线电平
if( DS18B20_IO_REG & DS18B20_IO_BIT )
{
dat |= 0x80;
}
delay_us(50);
DS18B20_IO_REG |= DS18B20_IO_BIT;
}
return dat;
}

/*********************************************************************
* 函数：DS18B20_ReadWord
* 功能：读取温度寄存器高低字节，组合16位原始值
*********************************************************************/
unsigned int DS18B20_ReadWord(void)
{
unsigned char low, high;
unsigned int tempWord;
low = DS18B20_ReadByte();
high = DS18B20_ReadByte();
tempWord = ( (unsigned int)high << 8 ) | low;
return tempWord;
}

/*********************************************************************
* 函数：DS18B20_ConvertTemp
* 功能：完整温度采集流程：复位→启动转换→复位→读取寄存器→温度换算
* 返回：1=采集成功，0=传感器失联/采集失败
* 温度规则：原始值×0.0625℃/LSB，整型放大100倍存储(×6.25)
* 异常处理：超量程、断线复用上次有效温度兜底
*********************************************************************/
unsigned char DS18B20_ConvertTemp(void)
{
int tempCalc;
// 1.复位+检测传感器
DS18B20_Init();
if(g_DS18B20_Sta == 0)
{
return 0;
}
// 2.跳过ROM，启动温度转换
DS18B20_WriteByte(DS18B20_CMD_SKIPROM);
DS18B20_WriteByte(DS18B20_CMD_CONVERT);
// 转换等待最小750ms，DSP主循环分时调度可省略阻塞延时
// 3.再次复位，读取温度寄存器
DS18B20_Init();
DS18B20_WriteByte(DS18B20_CMD_SKIPROM);
DS18B20_WriteByte(DS18B20_CMD_READSCR);
g_TempRaw = DS18B20_ReadWord();

// 原始值换算：0.0625℃每单位，放大100倍存整型
tempCalc = g_TempRaw * 6;
tempCalc += (g_TempRaw >> 1); // raw * 6.25 = raw*(6+0.25)

// 量程判断 DS18B20标准量程 -55℃ ~ +125℃ 对应 -5500 ~ 12500
if( tempCalc >= -5500 && tempCalc <= 12500 )
{
g_TempReal = tempCalc – 700; // 硬件固定补偿7℃（和原例程一致）
g_TempLast = g_TempReal;
}
else
{
// 数值异常，复用上次正常温度
g_TempReal = g_TempLast;
}
return 1;
}

/*********************************************************************
* 函数：DS18B20_TaskProcess
* 功能：周期温度采集任务，集成看门狗喂狗、IO保护，主循环直接调用
* 兼容原有工程时序，无阻塞长时间延时，标准化业务入口
*********************************************************************/
void DS18B20_TaskProcess(void)
{
// 看门狗喂狗，防止复位
IOSR = IOSR & CLRIO3;
IOSR = IOSR | SETIO3;

// 总线空闲电平初始化
DS18B20_IO_REG &= ~DS18B20_IO_BIT;
delay_us(1);
DS18B20_IO_REG |= DS18B20_IO_BIT;
delay_us(4);

// 执行完整温度采集流程
DS18B20_ConvertTemp();

// 看门狗喂狗
IOSR = IOSR & CLRIO3;
IOSR = IOSR | SETIO3;
}

三、对接原有工程全局变量兼容适配层（替换你原有零散代码）

1. main.h 内全局变量统一映射

// main.h 原有温度变量统一对接驱动
extern int Tempreture;
extern int PreTempreture;
extern InspectData InspectDataBuf;

// 映射驱动标准变量
#define Tempreture (g_TempReal / 100) // 整数摄氏度，保留整数位
#define PreTempreture g_TempLast
#define InspectDataBuf.Temperature (g_TempReal / 100)

2. 原工程调用替换说明

四、标准模块核心特性（行业通用最佳实践）

1. 分层标准化架构

• 底层：单总线复位、读写字节、读写 16 位寄存器（纯硬件时序，通用移植）
• 中层：温度转换、数值换算、量程校验、异常兜底
• 上层：周期任务函数，集成看门狗，主循环一键调用

2. 完善容错机制

3. 时序严格遵循 DS18B20 官方手册

• 复位时隙：拉低≥480us，释放等待 15~60us 检测存在脉冲
• 写时隙：低电平≥1us，总时隙 60~120us，间隙≥1us
• 读时隙：拉低触发后 15us 内采样总线，总时隙≤60us

4. 定点 DSP 性能优化

5. 可移植性设计

五、上层业务调用示例（主循环）

// 主循环定时调用，1秒采集一次温度示例
if(1000ms定时标志置1)
{
DS18B20_TaskProcess();
if(g_DS18B20_Sta == 0)
{
// 可添加传感器断线告警逻辑
}
}

// 温度数值读取
int tempInt = Tempreture; // 整数温度 ℃
int tempHundred = g_TempReal; // 放大100倍，如2525=25.25℃

六、与你原始代码改动对比说明