《STM32MP1 M4裸机HAL库开发指南》第三十二章

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第三十二章 DS18B20数字温度传感器实验

本章，我们将介绍通过STM32MP157读取外部温度传感器的温度，来得到较为准确的环境温度。本章节我们先了解单总线技术，再了解温度传感器DS18B20，然后实现STM32MP157和DS18B20进行通信，把获取到的温度通过串口打印出来。
本章分为如下几个小节：
32.1、单总线和DS18B20简介；
32.2、硬件设计；
32.3、程序设计；32.4 编译和测试

32.1 单总线和DS18B20简介
32.1.1单总线特点
单总线（1-Wire Bus），即只有一根线，是由美国DALLAS半导体公司推出的扩展总线技术，和SPI、I2C不同的是，单总线只有一根信号线（地线除外），整个通信过程的数据交换和控制都由这根线完成，可以说单总线既作为时钟线，又作为数据线，数据在单总线上传输是双向的。采用单总线的好处是：节省IO资源、硬件开销小、资源结构简单、易于控制、易于扩展以及后期维护、成本低等，单总线结构具有简洁且经济的特点，可使用户轻松地组建传感器网络，从而为测量系统的构建引入全新的概念。
挂在单总线上的器件我们称为单总线器件，目前，常见的单总线器件主要有：数字温度传感器（如DS18B20和DS1821）、门禁、身份识别器（如DS1990A）、A/D转换器（如DS2450）等。单总线的主要特点如下：        
①、只有一根线；
②、传输速度一般是16.3Kbit/s，最大可达142Kbit/s；
③、只有一个单主机（可以是微控制器），可以是一个或多个从机，所挂的从机数量几乎不受限制；
④、总线空闲时为高电平，数据传输是双向的；
⑤、总线是分时工作的，同一个时刻只能和一个从机进行通信；
⑥、连接到单总线的每个器件必须具有漏极开路或三态输出；
⑦、总线上的信号，除了应答脉冲外，其它都是由主机发出同步信号，并且发出的所有命令和数据字节的低位在前。

图32.1.1.1 单总线挂载多个设备

32.1.2 单总线硬件接口结构
        如下是单总线的硬件接口示意图，设备（主机或者从机）通过漏极开路或者三态端口接到单总线上，当设备不发送数据时释放总线，以便总线给其它设备使用。由于是漏极开路，需要在电路中加一个上拉电阻，图中，单总线外接一个4.7KΩ的上拉电阻，所以，当单总线为空闲状态时，总线状态为高电平。不管什么原因，如果传输过程需要暂时挂起，且要求传输过程还能够继续的话，则总线必须处于空闲状态。位传输之间的恢复时间没有限制，只要总线在恢复期间处于空闲状态（高电平）。如果总线保持低电平超过480us，总线上的所有器件将复位。
        我们来看看主机和从机发送数据的过程：
        ①、当主机通过Tx端发送逻辑1时，经过反相器处理，总线呈现逻辑0，逻辑0经过1-Wire端口的反相器传输给从机的Rx端后为1，则从机接收到逻辑1；
        ②、当主机通过Tx端发送逻辑0时，经过反相器处理，总线呈现逻辑1，逻辑1经过1-Wire端口的反相器传输给从机的Rx端后为0，则从机接收到逻辑0；
        ③、当从机通过Tx发送逻辑1时，Tx处的NMOS管导通，总线呈逻辑0，到了主机的Rx反相器后，主机得到逻辑1；
        ④、当从机通过Tx发送逻辑0时，Tx处的NMOS管截止，总线呈现逻辑1，到了主机的Rx反相器后，主机收到逻辑0。

图32.1.2.1 单总线的硬件接口示意图

32.1.3 DS18B20简介
1. DS18B20简介
        在工农业以及日常生活中经常需要测试温度，传统的方式是使用热电偶或热电阻，测试的值需要经过A/D转换，将模拟量转换为数字量得到，采用这种方式进行设计，硬件结构较复杂，制作成本较高。DS18B20是由美国DALLAS半导体公司推出的一种“单总线”接口的温度传感器，因其突出的优点而广泛用于农业生产、工业制造、气象观测、仓库管理、科学研究、弹药库测温等众多领域，与传统的热敏电阻等测温元件相比，其主要特点有：
        ①、单总线接口方式，只需要一根线即可与微控制通信（地线除外），在使用中不需要任何外围元件，使用简单，节约硬件成本，且以单总线的数字方式传输，大大提高了抗干扰性；
        ②、最高12位分辨率，测试温度范围为-55~+125℃，精度为±0.5℃，测温范围广；
        ③、12位分辨率时，在750毫秒（最大）内可将12位温度转换为数字，转换速度快；
        ④、工作在3~5.5V的电压范围，适用电压宽；
        ⑤、全数字温度转换和输出，能直接读出被测温度，可实现9~12位的数字值读数方式（可编程设备温度读数）；
        ⑥、体积小、多种封装形式，适应狭小空间测温，使系统设置灵活、方便；
        ⑦、设定分辨率以及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存；
        ⑧、每个DS18B20都包含唯一的芯片序列号，因此同一条1-Wire总线上可以挂接多个DS18B20。
        如下图是不同封装的DS18B20，主要引脚有3个：

表32.1.3.1 DS18B20引脚

图32.1.3.1 DS18B20的封装和引脚排列

2. DS18B20内部结构
        如下是DS18B20的内部结构图：

图32.1.3.2 DS18B20内部结构图

        上图中显示了DS18B20的主要组件，其温度检测和数字输出全部集中在一个芯片中，主要部分有：
        （1）64位的ROM
        ROM中的64位序列号是出厂前被标记好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排列是：低8位是产品家族码，接着48位是DS18B20的序列号，最高8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1）。总线主机可以从64位ROM的前56位计算出CRC值，并将其与DS18B20的8位CRC的值进行比较，以确定总线主机是否已正确接收ROM数据。
ROM作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就实现了一根总线上挂载多个DS18B20。

图32.1.3.3 64位序列号

        （2）温度传感器

        DS18B20的温度传感器部分用于完成温度测试，测试得到的值传输到高速缓存存储器中以供主机获取。DS18B20的分辨率可配置（9、10、11或12位），这相当于0.5℃、0.25℃、0.125℃或0.0625℃的温度分辨率，而12位读数为出厂默认状态。我们以12位为例进行介绍：数据以16位符号扩展二进制的补码形式存储在高速缓存存储器中，以0.0625℃/LSB的形式进行表达，MSB包含符号位“S”，该位用于表示温度是整数还是负数：

图32.1.3.4 DS18B20温度格式（12位）

转化后得到的12位数据存储在两个字节的RAM中，以二进制表示，最高5位是符号位，表示负数还是正数：如果测试的温度大于0，这5位为0，这16位测试得到的值乘以0.0625就是温度值；如果温度小于0，这5位为1，这16位测试得到的值先取反再加1，最后再乘以0.0625就得到温度值。
例如，+125℃的数值为0X07D0H，计算方法：
0X07D0H二进制00000 0111 1101 0000十进制2000温度=0.0625*2000=125℃。
例如，-55℃的数值为FC90H，计算方法是：
FC90H二进制1111 1100 1001 0000取反后0000 0011 0110 1111加1后为 0000 0011 0111 0000十进制880温度=0.0625*880=-55℃。

表32.1.3.2 DS18B20温度数据表

（1）上电复位寄存器值为+85℃
DS18B20的测量结果将存储在高速缓存存储器中，可通过主机发出存储功能命令读取高速缓存存储器的内容，从而获得数值以便进行计算出温度值，关于存储功能命令我们后面会介绍到。
        （3）高温和低温触发器（TH和TL）
        温度警报触发器TH和TL分别由1字节EEPROM组成，如果未将警报搜索命令应用于DS18B20，则这些寄存器可用作通用用户存储器。可使用存储器功能命令完成TH，TL和配置字节的写入，通过高速缓存存储器对这些寄存器进行读写时，首先读取和写入的是所有数据的最低有效位。
        （4）配置寄存器
        配置寄存器在高速缓存存储器中占用一个字节，配置寄存器包含设备将温度到数字转换的分辨率信息，其中，读取低5位默认得到1，R0和R1位是分辨率设置位，出厂默认值为R0=1和R1=1（12位分辨率），最高位是测试模式位，用于设置DS18B20处于工作模式（0），还是测试模式（1），默认出厂的时候该位为0，表示工作模式，其它位无法更改，能改动的只有R0和R1位。

图32.1.3.5 配置寄存器

        R0和R1位的配置如下：

表32.1.3.3 配置寄存器的R1和R0位

        （5）DS18B20的内存映射
        DS18B20的内存映射如下，由高速缓存存储器和非易失性电可擦除EEPROM组成，后者存储高低温触发器TH和TL以及配置寄存器。高速缓存存储器为8个字节的内存（0~7），前2个字节分别包含所测温度信息的LSB和MSB，第三、第四和第五个字节分别是TH、TL和配置寄存器的易失性副本，每次上电复位时都会刷新，新的数值从EEPROM得到。第六、第七和第八字节用于内部计算或保留的字节。还有一个字节我们可以称为第9字节，它包含一个循环冗余校验（CRC）字节，它存储的是前八个字节的CRC值。

图32.1.3.6 DS18B20的内存映射

        当温度转换命令发出后，转换得到的温度值以二字节补码的形式存储在高速缓存存储器的第0和第1个字节中，主机可通过单总线接口读取这两个字节的数值，且读取的时候，低位在前，高位在后。读取得到的值用于计算温度值的方法在前面第（2）小节已经讲解。
        下面，我们结合DS18B20来了解单总线时序，通过时序我们可以知道怎么去操作DS18B20。
32.1.4  DS18B20时序
        根据DS18B20的通信协议，主机通过1-Wire端口与DS18B20通信，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过以下步骤：初始化发送一条ROM指令发送RAM指令。我们逐个分析这些过程：
1. 初始化
        单线总线上的所有任务都以初始化序列开始，初始化序列由总线主设备发送的复位脉冲和从设备DS18B20发送的存在脉冲组成，存在脉冲让总线上的主机知道DS18B20在总线上并且已经准备就绪。主机通过将总线拉低发出复位信号，要求拉低至少480µs，这样确保总线上的从机都复位，然后主机释放总线，因总线上拉4.7KΩ的电阻，所以总线变成高电平，DS18B20在检测到DQ引脚上的上升沿后，DS18B20等待15-60µs，然后DS18B20发送存在脉冲（60-240µs的低信号）来产生应答，主机接收过程至少480us，主机收到此脉冲后，表示复位成功，初始化过程完成。

图32.1.4.1初始化过程=复位脉冲+从机应答脉冲

2. ROM指令
        复位成功后，一旦总线主机检测到从机存在，它可以发出5个ROM功能命令之一：1）读取ROM；2）匹配 ROM；3）搜索 ROM；4）跳过ROM或5）警告搜索。所有ROM功能命令都有8位长，这些命令的列表如下：

表32.1.4.1 操作ROM指令

3. RAM指令
        成功执行ROM功能序列后，主机可以访问存储和控制功能，然后主机可以提供6个存储和控制功能命令中的任何一个：1）写缓存器；2）读缓存器；3）温度转换；4）复制缓存器；5）重调缓存器；6）读供电。首先读取和写入所有数据的最低有效位。

表32.1.4.2 操作RAM指令

        主机和从机之间的数据交换和控制全部在单总线上完成，要想保证数据的完整性，单总线器件必须按照严格的协议来和主机进行通信，要求：除应答信号外，其它信号都由主机发出，并且发出的数据或者命令字节的低位在前，高位在后；主机和从机的数据传输通过时隙（其实也就是时序）来完成，完成1bit传输的时间叫做一个时隙，一个字节8bi就需要8个时隙，这里分为写时隙和读时隙，写时隙是主机把数据传送给从机，读时隙是从机把数据传给主机；写时隙和读时隙有有：写0时隙、写1时隙、读0时隙和读1时隙。
（1）写时隙
        当主机将数据线从高电平拉到低电平时，写时隙被启动，所有写时序至少需要60us，两次独立的写时隙之间至少需要1us的恢复时间（图中的tREC）。从图中可以看出：主机要产生一个写0时间隙，就必须把数据线拉低并保持60 us；主机要产生一个写1时间隙，就必须把数据线拉低，在写时间隙开始后的15 us内允许数据线拉高。当数据线拉低后，在15 ~ 60 us的时间窗口内对数据线进行采样：如果数据线为低电平，就是写0，如果数据线为高电平，就是写1。

  图32.1.4.2 写时隙

（2）读时隙
        当主机将数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平时，启动读取时隙。当主机把总线拉低时，数据线必须保持在低逻辑电平至少1µ后释放，必须在15 us内读取数据。所有读取时隙的持续时间必须至少为60µs。两次独立的读时隙之间至少需要1us的恢复时间（图中的tREC）:

  图32.1.4.3 读时隙

32.2 硬件设计
1. 例程功能
把DS18B20传感器插在预留的接口上，采用DS18B20默认的12位分辨率测试当前的环境温度，并将温度通过串口打印出来。实验中通过观察LED0闪烁提示程序在运行。预留的接口在开发板底板的位置如下：

图32.2.1 开发板硬件示意图

        将DS18B20插到开发板的预留接口的时候，位置一定要插对，不能将DS18B20的GND插在VCC上，否则会烧坏DS18B20甚至开发板，使用过程中不要用手触摸DS18B20露出来的金属部分。如下图，正面对着DS18B20平面的那一侧，管脚向下，从左到右依次为GND、DQ、VDD，上图中的开发板预留接口的4个引脚从左到右依次为VCC、DQ、GND、GND，所以DS18B20这样插入开发板：

图32.2.2硬件连接示意图

2. 硬件资源
1）LED灯：LED0
2）UART4
3）DHT11（接在PF2上）

表32.2.1硬件资源

3. 原理图
        如下图，DS18B20接在PF2上，我们通过该IO口模拟单总线的时序来控制DS18B20：

图32.2.3原理图部分

32.3 程序设计
        本实验配置好的实验工程已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘A-基础资料\1、程序源码\3、M4裸机驱动例程\ MP157-M4 HAL库V1.2\实验21 DS18B20数字温度传感器实验。
32.3.1 程序设计流程
        关于GPIO的HAL库驱动以及寄存器我们在前面章节已经分析过，这里就不再重复讲解。        前面部分我们已经分析了DS18B20的时序，我们可以使用IO口模拟出该时序来控制DS18B20工作，从而实现温度的读取。下面，我们根据前面的时序分析总结出本节实验的控制过程：
1）复位DS18B20
1、主机先将总线DQ拉低；
2、延时750us；
3、主机释放总线（将DQ拉高）；
4、延时15us（等待DS18B20应答）。
2）DS18B20应答
1、DS18B20将总线DQ拉低；
2、延时200us（DS18B20是通过发送60~240us的低信号来产生应答）；
3、DS18B20释放总线，上拉电阻将总线DQ拉高；
4、延时240us（因为主机接收过程至少是480us=200us+240us）。
3）写DS18B20
1、DS18B20将总线DQ拉低；
2、延时200us（DS18B20是通过发送60~240us的低信号来产生应答）；
3、DS18B20释放总线，（将DQ拉高）；
4、延时240us（因为主机接收过程至少是480us=200us+240us）。
4）读DS18B20
        读0或读1的过程：
        1、主机将总线DQ拉低；
        2、延时2us；
        3、拉高总线DQ（释放总线）；
        4、延时12us（因为必须在15us内读）；
        5、此处会判断读到的值，延时50us（因为读的持续时间至少为60us）。
5）温度转换
        1、复位DS18B20；
        2、等待DS18B20应答；
        3、跳过ROM（单个从机时）；
        4、温度转换。
6）从DS18B20获取温度
        温度转换后，可以获取温度值：
        1、复位ROM；
        2、等待DS18B20应答；
        3、跳过ROM（单个从机时）；
        4、读缓存器；
        5、获取温度的高低位；
        6、判断温度正负；
        7、返回温度值。
32.3.2 添加代码
1. ds18b20.h文件代码
        ds18b20.h的文件代码如下，主要是引脚的定义、IO操作函数定义和函数的声明：
#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
/* DS18B20引脚 定义 */
#define DS18B20_DQ_GPIO_PORT      GPIOF
#define DS18B20_DQ_GPIO_PIN       GPIO_PIN_2
/* PF口时钟使能 */
#define DS18B20_DQ_GPIO_CLK_ENABLE()  do{ __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); }while(0)   
/* IO操作函数 */
#define DS18B20_DQ_OUT(x)   do{ x ? \         
HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET):\
HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);\
                                                        }while(0)        /* 数据端口输出 */
/* 数据端口输入 */
#define DS18B20_DQ_IN  HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, DS18B20_DQ_GPIO_PIN)     

uint8_t ds18b20_init(void);                                 /* 初始化DS18B20 */
uint8_t ds18b20_check(void);                                /* 检测是否存在DS18B20 */
short ds18b20_get_temperature(void);                /* 获取温度 */

#endif
        DS18B20_DQ_IN用于读取PF2引脚（总线）的电平，DS18B20_DQ_OUT通过参数X设置引脚PF2的电平，当X为0时，设置PF2输出0，当X为1时，设置PF2输出1。
2. ds18b20.c文件代码
        ds18b20.c文件代码中有几个函数，分别是：初始化DS18B20的IO口、复位DS18B20、等待DS18B20的回应、从DS18B20读取一个位、从DS18B20读取一个字节、写一个字节到DS18B20、开始温度转换以及从DS18B20得到温度值。我们分别进行讲解：
（1）复位DS18B20
/**
* @brief       复位DS18B20
* @param       data: 要写入的数据
* @retval      无
*/
static void ds18b20_reset(void)
{
    DS18B20_DQ_OUT(0);          /* 主机拉低DQ,复位 */
    delay_us(750);              /* 主机拉低750us */
    DS18B20_DQ_OUT(1);          /* DQ=1, 主机释放复位 */
    delay_us(15);               /* 延迟15US */
}
        经过前面时序的分析，复位DS18B20函数很好理解，先将DQ拉低750us（在480us~960us时间内），然后再拉高DQ，即释放DQ，然后再延时15us等待DS18B20应答。
（2）等待DS18B20的回应
/**
* @brief       等待DS18B20的回应
* @param       无
* @retval      0, DS18B20正常
*              1, DS18B20异常/不存在
*/
uint8_t ds18b20_check(void)
{
    uint8_t retry = 0;
    uint8_t rval = 0;
    /* 读取DQ值，等待DQ变低, 等待200us */
    while (DS18B20_DQ_IN && retry < 200)
    {
        retry++;
        delay_us(1);
    }
    /* 当等待时间大于200us时，DS18B20异常 */
    if (retry >= 200)
    {
        rval = 1;
    }
    /* 当等待时间小于200us时，DS18B20正常 */     
    else                                                                                                            
    {
        retry = 0;
        /* 等待DQ变高, 等待240us */
        while (!DS18B20_DQ_IN && retry < 240)   
        {
            retry++;
            delay_us(1);
        }
        /* 超过240us，则认为DS18B20异常 */
        if (retry >= 240) rval = 1;                        
    }
    return rval;
}
该函数的实现也是依据时序图进行逻辑判断，例如当主机发送了复位信号之后，按照时序图，DS18B20应拉低数据线60~240us，整个过程中主机接收最小时间为480us，所以我们就依据这两个硬性条件进行判断：首先需要设置一个时限等待DS18B20响应，时间为200us，DS18B20通过将总线拉低来应答；然后，将总线拉高，模拟DS18B20释放总线，并且延时240us，因为主机的整个接收过程至少为480us（200+240=480），当满足这两个条件后即判断DS18B20成功响应。
（3）从DS18B20读取一个位
/**
* @brief       从DS18B20读取一个位
* @param       无
* @retval      读取到的位值: 0 / 1
*/
static uint8_t ds18b20_read_bit(void)
{
    uint8_t data = 0;           /* 读到的值默认为0 */
    DS18B20_DQ_OUT(0);          /* 主机将总线DQ拉低 */
    delay_us(2);                /* 延时2us */
    DS18B20_DQ_OUT(1);          /* 主机将总线DQ拉高，释放总线 */
    delay_us(12);               /* 延时12us，等主机读取 */

    if (DS18B20_DQ_IN)          /* 读到的值为1 */
    {
        data = 1;
    }
    delay_us(50);        /* 延时50us，因为整个读的时间至少为60us */
    return data;
}
        从DS18B20读一个字节比较简单，按照时序图进行，主机将总线拉低2us后再释放总线，然后延时12us，因为主机要在15us内读取，这里就设置为12us，然后在总线拉高的状态再延时50us，因为主机读取的过程至少要60us（2+12+50>60），所以这里设置50us。
（4）从DS18B20读取一个字节
        从DS18B20读取一个字节比较简单，每次读一位，分别读取8次即可：
/**
* @brief       从DS18B20读取一个字节
* @param       无
* @retval      读到的数据
*/
static uint8_t ds18b20_read_byte(void)
{
    uint8_t i, b, data = 0;
    for (i = 0; i < 8; i++)             /* 一个字节8位，分8次 */
    {
        b = ds18b20_read_bit();         /* DS18B20先输出低位数据 ,高位数据后输出 */   
        data |= b << i;                 /* 填充data的每一位 */
    }
    return data;
}
（5）写一个字节到DS18B20
        根据读写时序，编写如下的程序：
/**
* @brief       写一个字节到DS18B20
* @param       data: 要写入的字节
* @retval      无
*/
static void ds18b20_write_byte(uint8_t data)
{
    uint8_t j;
    for (j = 1; j <= 8; j++)
    {
        /* 写 1 操作*/
        if (data & 0x01)
        {
            DS18B20_DQ_OUT(0);  /* 主机拉低DQ */
            delay_us(2);         /* 拉低2 us的时间 */
            DS18B20_DQ_OUT(1);  /* DQ=1, 主机释放DQ */
            delay_us(60);        /* 延时60us */
        }
        /*  写 0 操作*/
        else
        {
            DS18B20_DQ_OUT(0);  /* 主机拉低DQ */
            delay_us(60);        /* 拉低60 us的时间 */
            DS18B20_DQ_OUT(1);  /* DQ=1, 主机释放DQ */
            delay_us(2);         /* 延时2 us */
        }
        data >>= 1;              /* 右移,获取高一位数据 */
    }
}
（6）开始温度转换
        温度转换的过程是先复位DS18B20，等待DS18B20应答，主机收到应答后，在只有一个从机时，可跳过ROM直接执行RAM指令进行温度转换，代码如下：
/**
* @brief       开始温度转换
* @param       无
* @retval      无
*/
static void ds18b20_start(void)
{
    ds18b20_reset();            /* 复位DS18B20 */
    ds18b20_check();            /* 等待DS18B20的回应 */
    ds18b20_write_byte(0xcc);   /*  跳过ROM */
    ds18b20_write_byte(0x44);   /*  开始温度转换 */
}
（7）从DS18B20获取温度值
1   /**
2    * @brief       从DS18B20得到温度值(精度：0.1C)
3    * @param       无
4    * @retval      温度值 （-550~1250）
5    *   @note      返回的温度值放大了10倍.
6    *              实际使用的时候,要除以10才是实际温度.
7    */
8   short ds18b20_get_temperature(void)
9   {
10      uint8_t flag = 1;                   /* 默认温度为正数 */
11      uint8_t TL, TH;
12      short temp;
13      
14      ds18b20_start();                    /*  开始温度转换 */
15      ds18b20_reset();                    /* 复位DS18B20 */
16      ds18b20_check();                    /* 等待DS18B20应答 */
17      ds18b20_write_byte(0xcc);   /*  跳过ROM */
18      ds18b20_write_byte(0xbe);   /*  读缓存器 */
19      TL = ds18b20_read_byte();   /*  获取温度低位值 LSB */
20      TH = ds18b20_read_byte();   /*  获取温度高位值 MSB */
21         
22      if (TH > 7)                         /* 判断温度正负 */
23      {
24          TH = ~TH;
25          TL = ~TL;
26          TL+=1;
27          flag = 0;                       /* 温度为负 */
28      }
29      
30      temp = TH;                          /* 获得高八位 */
31      temp <<= 8;
32      temp += TL;                         /* 获得底八位 */
33      temp =(double)temp * 0.625; /* 转换 */
34
35      if (flag == 0)                      /* 如果温度为负数 */
36      {
37          temp = -temp;                   /* 将温度转换成负温度 */
38      }
39      
40      return temp;
41  }
        第10行，设置标志位flag，如果flag为1，表示温度为整数，如果flag为0，表示温度为负数（即零下温度）；
        第14~18行，温度转换的步骤是：先开始温度转换，此时EEROM里得到最新的温度值，且值从EEROM传输给RAM，然后复位DS18B20并等待应答，因为只有一个DS18B20，所以可以直接跳过ROM，直接向DS1820发送读取温度命令去读取温度值，这些值是从RAM中得到的。
        第19~20行，读取到的温度值，高8位保存在MSB中，低8位保存在LSB中。
        第22~28行，判断温度值是正数还是负数，第32.1.3小节有介绍过，如果高5位是0，温度为正值；如果高5位为1，温度为负值；所以当为负数时，高5位的值至少大于7（二进制是0000 011）。
        第30~33行，分别获取高8位和低8位的值，两个值组合得到用于计算温度的值。在前面第32.1.3小节我们有讲解温度的计算方法：默认采用12位分辨率时，如果测试的温度大于0，这5位为0，这16位测试得到的值乘以0.0625就是温度值；如果温度小于0，这5位为1，这16位测试得到的值先取反再加1，最后再乘以0.0625就得到温度值。
        第35~38行，如果温度值是负数，将温度转换成负值。
（8）初始化DS18B20的IO口
        最后不要忘了要初始化总线，即DS18B20的IO口（PF2），初始化过程：开启PF2时钟、配置IO口为开漏输出、上拉、高速模式：
/**
* @brief       初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS18B20的存在
* @param       无
* @retval      0, 正常
*              1, 不存在/不正常
*/
uint8_t ds18b20_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
   
    DS18B20_DQ_GPIO_CLK_ENABLE();                                   /* 开启DQ引脚时钟 */

    gpio_init_struct.Pin = DS18B20_DQ_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;                    /* 开漏输出 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                            /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;     /* 高速 */
/* 初始化DS18B20_DQ引脚 */
    HAL_GPIO_Init(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    /* DS18B20_DQ引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1),         也可以读取外部信号的高低电平 */

    ds18b20_reset();                /* 复位DS18B20 */
    return ds18b20_check(); /* 返回DS18B20应答结果，这里可以判断DS18B20是否存在 */
}
        最后两行代码，先复位DS18B20后再等待其应答，主要是判断DS18B20是否存在，存在的话，我们才可以进行后续的读写操作。
3. main.c文件代码
        main.c文件部分代码如下：
1   int main(void)
2   {
3       uint8_t t = 0;
4       short temperature;  
5       HAL_Init();                                /* 初始化HAL库 */
6       /* 初始化M4内核时钟,209M */
7       if(IS_ENGINEERING_BOOT_MODE())
8       {
9           sys_stm32_clock_init(34, 2, 2, 17, 6826);
10      }
11      usart_init(115200);                       /* 串口初始化为115200 */
12      delay_init(209);                          /* 延时初始化 */
13      //usmart_dev.init(209);                  /* 初始化USMART */
14      led_init();                                /* 初始化LED */
15      key_init();                                /* 初始化按键 */   
16      while (ds18b20_init())                   /* DS18B20初始化 */
17      {
18          printf("DS18B20 Error!\r\n");
19          delay_ms(1000);
20      }      
21      while (1)
22      {
23          t++;
24          if (t == 20)
25          {
26              t = 0;
27              temperature = ds18b20_get_temperature();/* 获取温度值*/
28              /* 计算温度值，注意最后要除以10（因前面程序乘以0.625）*/
29              printf("DS18B20 Temp=%.1f\r\n", temperature / 10.0f);   
30              LED0_TOGGLE();                               /* LED0闪烁 */
31          }
32              delay_ms(10);                                 /* 延时10ms */            
33      }   
34  }
        第16~20行，初始化DS18B20；
        第27行，获取温度值；
        第29行，打印温度值，注意要再除以10才得到真正的温度值。
32.4 编译和测试
        开发板上电，进入仿真运行后结果如下，可以看到一开始打印85.0，这是因为上电后，复位寄存器值默认为85℃。然后，串口打印此时测试的环境温度，且LED0在闪烁。

图32.4.1 运行结果