【摘要】 當前文章介紹如何在Linux系統下編寫一個DS18B20溫度傳感器驅動，測量環境溫度，并將DS18B20注冊成字符設備，通過文件接口將溫度數據傳遞給應用層。

1. 前言

當前文章介紹如何在Linux系統下編寫一個DS18B20溫度傳感器驅動，測量環境溫度，并將DS18B20注冊成字符設備，通過文件接口將溫度數據傳遞給應用層。

當前使用的開發板是友善之臂的Tiny4412開發板，CPU是三星的Exynos-4412，主頻是4核1.5GHZ，當前運行的Linux內核版本是3.5。使用的溫度傳感器是DS18B20，是一個數字溫度傳感器，非常經典的一款溫度傳感器，常年應用在各大高校畢設、實驗室、畢設、課設場景。DS1820接線比較簡單，只需要一根線就行，加上兩根電源線，一共3根線，并且DS18B20支持硬件序列號尋址，支持一個IO口上掛載多個DS18B20。

2. DS18B20介紹

DS18B20特性:

(1)全數字溫度轉換及輸出。
(2)先進的單總線數據通信。
(3)最高 12 位分辨率，精度可達土 0.5 攝氏度。
(4)12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒。
(5)可選擇寄生工作方式。
(6)檢測溫度范圍為–55° C ~+125° C (–67° F ~+257° F)
(7)內置 EEPROM，限溫報警功能。
(8)64 位光刻 ROM，內置產品序列號，方便多機掛接。
(9)多樣封裝形式，適應不同硬件系統。

DS18B20引腳功能

GND 電壓地
DQ 單數據總線
VDD 電源電壓
NC 空引腳

DS18B20讀取溫度的步驟:

發送復位信號-->
檢測回應信號--->
發送0xCC-->發送0x44->
發送復位信號—>
檢測回應信號—>
寫0xcc--->
寫0xbe--->
循環8次讀取溫度低字節--->
循環8次讀取溫度高字節---->
打印溫度信息

DS18B20溫度轉換示例:

u16 temp;
u8 TL,TH;
u16 intT,decT; 	              //溫度值的整數和小數部分
TL=DS18B20_Read_Byte();       //讀取溫度低8位LSB   
TH=DS18B20_Read_Byte();       //讀取溫度高8位MSB  
temp=((u16)TH<<8)|TL;          //將讀出的溫度高低位組合成16位的值
intT = temp >> 4;                //分離出溫度值整數部分
decT = temp & 0xF;              //分離出溫度值小數部分
printf("A: %d.%d\r\n",(int)intT,(int)decT); //打印實際溫度值

3. 硬件接線圖

Tiny4412開發板擴展GPIO口：

4. 示例代碼

#include 
#include 
#include    /*雜項字符設備頭文件*/
#include            /*文件操作集合*/
#include         /*延時函數*/

#include 
#include 
/*DS18B20 GPIO接口: GPB_4*/

/*定義指針，用于接收虛擬地址*/
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);}

/*
函數功能：等待DS18B20的回應
返回1:未檢測到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;
}
/*
從DS18B20讀取一個位
返回值：1/0
*/
unsigned char DS18B20_Read_Bit(void) 			 // read one bit
{
    unsigned char data;
	DS18B20_OUTPUT();
    *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//輸出0 
	udelay(2);
    *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//輸出1 
	DS18B20_INPUT()
	udelay(12);
	if((*DS18B20_GPBDAT & (1 << 4)))data=1;
    else data=0;	 
    udelay(50);           
    return data;
}
/*
從DS18B20讀取一個字節
返回值：讀到的數據
*/
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)        //主機對總線采樣的數 判斷-------讀數據-1就是1，否則就是0 
		dat|=0x80;   //先收低位數據--一步一步向低位移動>>
    }						    
    return dat;
}
/*
寫一個字節到DS18B20
dat：要寫入的字節
*/
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);//輸出0// Write 1
            udelay(2);                            
            *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//輸出1
            udelay(60);             
        }
        else 
        {
            *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//輸出0// Write 0
            udelay(60);             
            *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//輸出1
            udelay(2);                          
        }
    }
}
/*
從ds18b20得到溫度值
精度：0.1C
返回值：溫度值 （-550~1250） 
*/
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
	unsigned short aaa;
    unsigned char temp;
	unsigned char TL,TH;
	DS18B20_OUTPUT(); 
    *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//輸出0 //拉低DQ
    udelay(750);    //拉低750us
    *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//輸出1 //DQ=1 
	udelay(15);     //15US	  
	
    DS18B20_Check();	 
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);
    DS18B20_Write_Byte(0x44);
	
    DS18B20_OUTPUT(); 
    *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);//輸出0 //拉低DQ
    udelay(750);    //拉低750us
    *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);//輸出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;
}
/*
雜項字符設備注冊示例----->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");
	
	 /*設置ds18b20為輸出模式*/
    *DS18B20_GPBCON &= ~(0xf  << 4 * 4);
    *DS18B20_GPBCON |=  (0x1  << 4 * 4);
	return 0;
}
static int tiny4412_release(struct inode *my_inode, struct file *my_file)
{
	/*釋放虛擬地址*/
	iounmap(DS18B20_GPBCON);
	iounmap(DS18B20_GPBDAT);
	printk("DS18B20釋放成功\r\n");
	return 0;
}
static ssize_t tiny4412_read(struct file *my_file, char __user *buf, size_t len, loff_t *loff)
{
	/*讀取溫度信息*/
	short temp=DS18B20_Get_Temp();
	copy_to_user(buf,&temp,2);    //拷貝溫度至應用層 
	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
};
/*
核心結構體
*/
static struct miscdevice tiny4412_misc=
{
	.minor=MISC_DYNAMIC_MINOR,  /*自動分配次設備號*/
	.name="DS18B20",      		/*設備文件，指定/dev/生成的文件名稱*/
	.fops=&tiny4412_fops
};

static int __init DS18B20_dev_init(void)
{
    /*雜項設備注冊*/
    misc_register(&tiny4412_misc);
	return 0;
}

static void __exit DS18B20_dev_exit(void)
{	
	/*雜項設備注銷*/
	misc_deregister(&tiny4412_misc);
}
module_init(DS18B20_dev_init); 
module_exit(DS18B20_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");