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Linux 驱动开发 - 编写 DS18B20 驱动

作者:DS小龙哥
  • 2022 年 4 月 06 日
  • 本文字数:3281 字

    阅读完需:约 11 分钟

1. 前言

当前文章介绍如何在 Linux 系统下编写一个 DS18B20 温度传感器驱动,测量环境温度,并将 DS18B20 注册成字符设备,通过文件接口将温度数据传递给应用层。


当前使用的开发板是友善之臂的 Tiny4412 开发板,CPU 是三星的 Exynos-4412,主频是 4 核 1.5GHZ,当前运行的 Linux 内核版本是 3.5。使用的温度传感器是 DS18B20,是一个数字温度传感器,非常经典的一款温度传感器,常年应用在各大高校毕设、实验室、毕设、课设场景。DS1820 接线比较简单,只需要一根线就行,加上两根电源线,一共 3 根线,并且 DS18B20 支持硬件序列号寻址,支持一个 IO 口上挂载多个 DS18B20。

2. DS18B20 介绍

DS18B20 特性:

(1)全数字温度转换及输出。(2)先进的单总线数据通信。(3)最高 12 位分辨率,精度可达土 0.5 摄氏度。(4)12 位分辨率时的最大工作周期为 750 毫秒。(5)可选择寄生工作方式。(6)检测温度范围为–55° C ~+125° C (–67° F ~+257° F)(7)内置 EEPROM,限温报警功能。(8)64 位光刻 ROM,内置产品序列号,方便多机挂接。(9)多样封装形式,适应不同硬件系统。



DS18B20 引脚功能


GND 电压地DQ 单数据总线VDD 电源电压NC 空引脚
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DS18B20 读取温度的步骤:


发送复位信号-->检测回应信号--->发送0xCC-->发送0x44->发送复位信号—>检测回应信号—>写0xcc--->写0xbe--->循环8次读取温度低字节--->循环8次读取温度高字节---->打印温度信息
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DS18B20 温度转换示例:


u16 temp;u8 TL,TH;u16 intT,decT;                 //温度值的整数和小数部分TL=DS18B20_Read_Byte();       //读取温度低8位LSB   TH=DS18B20_Read_Byte();       //读取温度高8位MSB  temp=((u16)TH<<8)|TL;          //将读出的温度高低位组合成16位的值intT = temp >> 4;                //分离出温度值整数部分decT = temp & 0xF;              //分离出温度值小数部分printf("A: %d.%d\r\n",(int)intT,(int)decT); //打印实际温度值
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3. 硬件接线图

Tiny4412 开发板扩展 GPIO 口:




4. 示例代码

#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/miscdevice.h>   /*杂项字符设备头文件*/#include <linux/fs.h>           /*文件操作集合*/#include  <linux/delay.h>       /*延时函数*/
#include <linux/uaccess.h>#include <asm/io.h>

/*DS18B20 GPIO接口: GPB_4*/
/*定义指针,用于接收虚拟地址*/volatile unsigned int *DS18B20_GPBCON;volatile unsigned int *DS18B20_GPBDAT;
#define DS18B20_INPUT() {*DS18B20_GPBCON &= ~(0xf << 4 * 4);}#define DS18B20_OUTPUT() {*DS18B20_GPBCON &= ~(0xf << 4 * 4);*DS18B20_GPBCON |= (0x1 << 4 * 4);}
/*函数功能:等待DS18B20的回应返回1:未检测到DS18B20的存在返回0:存在*/unsigned char DS18B20_Check(void) { unsigned char retry=0; DS18B20_INPUT() ///SET PG11 INPUT while((*DS18B20_GPBDAT & (1 << 4))&&retry<200) { retry++; udelay(1); }; if(retry>=200)return 1; else retry=0; while(!(*DS18B20_GPBDAT & (1 << 4))&&retry<240) { retry++; udelay(1); }; if(retry>=240)return 1; return 0;}

/*从DS18B20读取一个位返回值:1/0*/unsigned char DS18B20_Read_Bit(void) // read one bit{ unsigned char data; DS18B20_OUTPUT(); *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//输出0 udelay(2); *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//输出1 DS18B20_INPUT() udelay(12); if((*DS18B20_GPBDAT & (1 << 4)))data=1; else data=0; udelay(50); return data;}


/*从DS18B20读取一个字节返回值:读到的数据*/unsigned char DS18B20_Read_Byte(void) // read one byte{ unsigned char i,j,dat; dat=0; for(i=1;i<=8;i++) { j=DS18B20_Read_Bit(); dat=dat>>1; if(j) //主机对总线采样的数 判断-------读数据-1就是1,否则就是0 dat|=0x80; //先收低位数据--一步一步向低位移动>> } return dat;}

/*写一个字节到DS18B20dat:要写入的字节*/void DS18B20_Write_Byte(unsigned char dat) { unsigned char j; unsigned char testb; DS18B20_OUTPUT(); for(j=1;j<=8;j++) { testb=dat&0x01; dat=dat>>1; if(testb) { *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//输出0// Write 1 udelay(2); *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//输出1 udelay(60); } else { *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//输出0// Write 0 udelay(60); *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//输出1 udelay(2); } }}

/*从ds18b20得到温度值精度:0.1C返回值:温度值 (-550~1250) */short DS18B20_Get_Temp(void){ unsigned short aaa; unsigned char temp; unsigned char TL,TH; DS18B20_OUTPUT(); *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//输出0 //拉低DQ udelay(750); //拉低750us *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//输出1 //DQ=1 udelay(15); //15US DS18B20_Check(); DS18B20_Write_Byte(0xcc); DS18B20_Write_Byte(0x44); DS18B20_OUTPUT(); *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//输出0 //拉低DQ udelay(750); //拉低750us *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//输出1 //DQ=1 udelay(15); //15US DS18B20_Check(); DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom DS18B20_Write_Byte(0xbe);// convert TL=DS18B20_Read_Byte(); // LSB TH=DS18B20_Read_Byte(); // MSB aaa=((unsigned short)TH<<8)|TL; return aaa;}

/*杂项字符设备注册示例----->DS18B20*/static int tiny4412_open(struct inode *my_inode, struct file *my_file){ /*映射物理地址*/ DS18B20_GPBCON=ioremap(0x11400040,4); DS18B20_GPBDAT=ioremap(0x11400044,4); printk("DS18B20初始化成功!\r\n"); /*设置ds18b20为输出模式*/ *DS18B20_GPBCON &= ~(0xf << 4 * 4); *DS18B20_GPBCON |= (0x1 << 4 * 4); return 0;}

static int tiny4412_release(struct inode *my_inode, struct file *my_file){ /*释放虚拟地址*/ iounmap(DS18B20_GPBCON); iounmap(DS18B20_GPBDAT); printk("DS18B20释放成功\r\n"); return 0;}

static ssize_t tiny4412_read(struct file *my_file, char __user *buf, size_t len, loff_t *loff){ /*读取温度信息*/ short temp=DS18B20_Get_Temp(); copy_to_user(buf,&temp,2); //拷贝温度至应用层 return 0;}

static ssize_t tiny4412_write(struct file *my_file, const char __user *buf, size_t len, loff_t *loff){ return 0;}

/*文件操作集合*/static struct file_operations tiny4412_fops={ .open=tiny4412_open, .read=tiny4412_read, .write=tiny4412_write, .release=tiny4412_release};

/*核心结构体*/static struct miscdevice tiny4412_misc={ .minor=MISC_DYNAMIC_MINOR, /*自动分配次设备号*/ .name="DS18B20", /*设备文件,指定/dev/生成的文件名称*/ .fops=&tiny4412_fops};
static int __init DS18B20_dev_init(void){ /*杂项设备注册*/ misc_register(&tiny4412_misc); return 0;}
static void __exit DS18B20_dev_exit(void){ /*杂项设备注销*/ misc_deregister(&tiny4412_misc);}module_init(DS18B20_dev_init); module_exit(DS18B20_dev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
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发布于: 2022 年 04 月 06 日阅读数: 2
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之所以觉得累,是因为说的比做的多。 2022.01.06 加入

熟悉C/C++、51单片机、STM32、Linux应用开发、Linux驱动开发、音视频开发、QT开发. 目前已经完成的项目涉及音视频、物联网、智能家居、工业控制领域

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