Опрос датчика температуры по 1-wire контроллером AVR на Си с avr-libc
Недавно мне по работе нужно было реализовать на AVR опрос датчика температуры Dallas DS18B20 для управления частотным приводом насоса системы охлаждения. В интернете нашел много статей как всё это сделать на ассемблере, но по некоторым обстоятельствам мне нужно было на Си.
В начале добавим заголовочные файлы:
#include <avr/io.h> #include <util/crc16.h> #include <util/delay.h> #include <avr/interrupt.h>
После этого я обычно объявляю макросы для работы с отдельными выводами портов ввода/вывода. На моей схеме датчик был подкулючен через согласующий транзистор к разным выводам. У меня получился такой код:
#define RX() bit_is_set(PINC,0) #define TX1() PORTC &= ~_BV(1) //выходной сигнал инвертирован #define TX0() PORTC |= _BV(1)
Из datasheet на датчики температуры фирмы Dallas ясно, что все команды общения с датчиком посылаются после инициализация. Она нужна для того чтобы датчик понял, что ему сейчас будет послана команда. И написал такую функцию:
/*Сброс и ожидание начала presence pulse*/
uint8_t oneWireInit() {
cli();
TX0();
_delay_us(500);
TX1();
_delay_us(60);
sei();
return RX() ; //если на выводе 1 - ошибка
}
Далее напишем фунцию отправки массива данных. т.к. вся работа с датчиком происходит в пределах одного пространтва имен я объявил глобальный массив:
uint8_t frame[9] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};
как разделяемые данные для разных функций. И так функция отправки(как аргумент функция получает байт который необходимо отправить):
/* Передача 1 байта. Передача осуществляется
* младшим битом вперед
*/
void oneWireTans(uint8_t data) {
cli();
for (uint8_t i = 0; i<8;i++) {
TX0(); //импульс сброса (1-15мкс) - начало интервала передачи
_delay_us(5);
if (data & 0x01) {
TX1();
}
else {
TX0();
}
_delay_us(60);//пауза для считывания данных таблеткой (60-120мкс)
TX1();//импульс сброса "1"(1мкс)
_delay_us(10);
data >>= 1;
}
sei();
}
Прием данных осуществляется в массив frame в качестве аргумента функция получает колличество байт, оно зависит от типа команды которую мы послали датчику:
/*Чтение length байт данных младшим байтом вперед*/
void oneWireRecv(uint8_t length) {
cli();
_delay_us(60);
for (uint8_t i = 0;i<length;i++) {
frame[i] = 0x00; //Очистка буфера приема
/*Цикл для приема очередного байта*/
for (uint8_t j = 0;j<8;j++) {
frame[i] >>= 1;
TX0(); //импульс сброса "0"(1-15мкс) - начало интервала приема
_delay_us(10);
TX1(); //импульс сброса "1"
_delay_us(9);
frame[i] |= RX() ? 0x80:0;
_delay_us(50);
}
}
sei();
}
В нутри каждой функции есть макросы cli() и sei() для запрета прерываний на время общения с датчиком.
Все базовые функции написаны. Теперь напишем функцию которая мопожет нам обстрагироваться от всех внутренних команд датчика и просто возвратит температуру. Я назавал функцию getT() --> get Temperature вот её содержимое:
uint16_t getT() {
/*Чение адреса термо датчика*/
if (oneWireInit()) return 255;
_delay_us(110); //Ожидание конца presence pulse
oneWireTans(0x33); //Чтение ROM подчиненного устройства
oneWireRecv(8); //Читаем ROM
/*Расчет CRC*/
uint8_t crcResult = 0;
for (uint8_t i = 0; i<7;i++) {
crcResult = _crc_ibutton_update(crcResult,frame[i]);
}
if (crcResult != frame[7]) return 254;
/*даем команду конвертации температуры нужному устройсту*/
if (oneWireInit()) return 253;
_delay_us(110); //Ожидание конца presence pulse
oneWireTans(0x55);
for (uint8_t i = 0; i<8; i++) {
oneWireTans(frame[i]);
}
oneWireTans(0x44); //Команда конвертации и записи температуры в регистр
/*Чтение температуры*/
if (oneWireInit()) return 252;
_delay_us(110); //Ожидание конца presence pulse
oneWireTans(0x55);
for (uint8_t i = 0; i<8; i++) {
oneWireTans(frame[i]);
}
oneWireTans(0xBE); //Комманда чтения регистра с температурой
oneWireRecv(9);
crcResult = 0;
for (uint8_t i =0; i<8;i++) {
crcResult = _crc_ibutton_update(crcResult,frame[i]);
}
if(crcResult != frame[8]) return 251;
//Store integer
uint16_t digit=frame[0]>>4;
digit|=(frame[1]&0xf)<<4;
//Store decimal digits
uint8_t decimal=frame[0]&0xf;
decimal= (decimal*5)/8;
/*Возвращается только цело значение*/
return ((uint16_t)digit);
}
При проектировании я знал, что теперература возвращаемая датчиком не может быть больше 125С. И все значаения выше 200 я возвращал как сигнал о той или иной ошибке. Используем функцию так. Считываем значение в переменную. Если значение больше 200 значит произошла та или иная ошибка чтения. Если меньше значит все Ок и это искомая температура. Если есть предложения по улучшению кода, пишите в комментариях к статье.
Дополнительная информация: