原创 基于ARM单片机的单总线应用

基于ARM单片机的单总线应用

单总线(1-Wire)是美国达拉斯半导体公司的一项专利技术。与目前广泛应用的其他串行数据通信方式不同，它采用单根信号线完成数据的双向传输，具有节省I／O引脚资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展等诸多优点。关于单总线技术及其芯片的介绍，请参考有关资料。

⒈      硬件设计

在我的博文“基于51单片机的单总线”中介绍了采用51单片机、DS18B20和1602LCM等组成的温度测量显示装置，为了进行比较，现将单片机换成ARM而其它部分不变，即用DS18B20测量温度，通过1602LCM显示温度值，其原理图如下所示。另外本人使用的是Easy ARM1138开发板，这样安装调试都很方便。

⒉        软件设计

本设计要求用DS18B20测量温度，通过1602LCM显示温度值，其流程图如下所示。需要注意的是，在启动温度转换后需要等待750毫秒以上，本例是采用延时的方式等待转换结束，如果在此期间CPU还要做其它事，则可以采用定时中断的方式来等待转换结束。

该设计详细C语言程序如下，可以把51单片机的程序与之相比较，使自己更快的熟悉ARM单片计。

/***************************************************

基于ARM单片机  DS18B20+1602LCM

PF0-DQ(18B20),以下LCM：PA-数据,PF5-RS,PF6-RW,PF7-E

****************************************************/

#include  "systemInit.h"

#include  <hw_types.h>

#include  <hw_memmap.h>

#include  <hw_sysctl.h>

#include  <hw_gpio.h>

#include  <sysctl.h>

#include  <gpio.h>

//定义18B20

#define  DQ                    GPIO_PORTF_BASE , GPIO_PIN_0

//定义LCD

#define RS  GPIO_PORTF_BASE,GPIO_PIN_5

#define RW  GPIO_PORTF_BASE,GPIO_PIN_6

#define E   GPIO_PORTF_BASE,GPIO_PIN_7

#define AIO   GPIO_PORTA_BASE,0xff

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar display[5]={0,0,0,0,0};

uchar ditab[16]={0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9};    //温度的小数值

uchar tplsb,tpmsb;

//  延时1us

void  Delay(unsigned int  ulVal)

{

  unsigned int i,j;

  for(i=0;i<ulVal;i++)

    j++; 

}

//  延时1ms

void  Delay1(unsigned int  ulVal)

{

  unsigned int i,j;

  for(i=0;i<ulVal;i++)

  {

    for(j=0;j<1000;j++)

    Delay(1);

  }

}

//  定义全局的系统时钟变量

unsigned long TheSysClock = 12000000UL;

//  系统时钟初始化

void clockInit(void)

{

    SysCtlLDOSet(SYSCTL_LDO_2_50V);                   //  设置LDO输出电压

    SysCtlClockSet(SYSCTL_USE_OSC |                  //  系统时钟设置

                   SYSCTL_OSC_MAIN |                //  采用主振荡器

                   SYSCTL_XTAL_6MHZ |               //  外接6MHz晶振

                   SYSCTL_SYSDIV_1);                //  不分频

    TheSysClock = SysCtlClockGet();              //  获取当前的系统时钟频率

}

//LCD初始化

void LCD_Init(void)

{

  int i;

  GPIOPinWrite(AIO,0x30);  //GPIOA口出0x30

  GPIOPinWrite(RS,0) ;  //RS=0

  GPIOPinWrite(RW,0) ;  //RW=0

  for(i=0;i<3;i++)

  {

    GPIOPinWrite(E,0x01<<7) ;  //E=1

    GPIOPinWrite(E,0) ;  //E=0

    Delay(500* (TheSysClock / 4000000));      //  延时约500us     

  }

}

//LCD命令写

void Write_Com(uchar a)

{

  Delay(1000* (TheSysClock / 4000000));      //  延时约1ms

  GPIOPinWrite(RW,0);  //RW=0

  GPIOPinWrite(RS,0) ;  //RS=0

  GPIOPinTypeOut(AIO);    //GPIO A为输出

  GPIOPinWrite(AIO,a);  //GPIO A口出a

  GPIOPinWrite(E,0x01<<7) ;  //E=1

  GPIOPinWrite(E,0) ;  //E=0

}

//LCD数据写

void Write_Data(uchar a)

{

  Delay(1000* (TheSysClock / 4000000));      //  延时约1ms

  GPIOPinWrite(RW,0) ;  //RW=0

  GPIOPinTypeOut(AIO);    //GPIOA为输出

  GPIOPinWrite(RS,0x01<<5) ;  //RS=1

  GPIOPinWrite(AIO,a);  //GPIO A口出a

  GPIOPinWrite(E,0x01<<7) ;  //E=1

  GPIOPinWrite(E,0) ;  //E=0

}

/* 产生复位脉冲初始化DS18B20 */

void TxReset(void)

{

  uint i;

  HWREGB(0x40025400)|=1;          //设置DQ为输出

  GPIOPinWrite(DQ, 0);          /* 拉低约900us */

  i= 1000;

  while (i>0)   i--;   

  GPIOPinWrite(DQ, 1);              // 产生上升沿

  i = 36;

  while (i>0)   i--;

}

/* 等待应答脉冲 */

void RxWait(void)

{

  uint i,data;

  HWREGB(0x40025400)&=0xfe;            //设置DQ为输入

  do

  {

    data=GPIOPinRead(DQ);

    data=(data)&1;

  }

  while(data);

  do

  {

    data=GPIOPinRead(DQ);

    data=(data)&1;

  }

  while(!data);        // 检测到应答脉冲

  i = 15;

  while (i>0)   i--;

}

/* 读取数据的一位，满足读时隙要求 */

uchar RdBit(void)

{

  uint i,b;

  HWREGB(0x40025400)|=1;     //设置DQ为输出

  GPIOPinWrite(DQ, 0);

  i =1;

  while (i>0)   i--;

  HWREGB(0x40025400)&=0xfe;          //设置DQ为输入

  GPIOPinWrite(DQ, 1);

  i = 15;

  while (i>0)   i--;

  b = GPIOPinRead(DQ);

  b=(b)&1;

  i = 110;

  while(i>0) i--;

  return (b);

}

/* 读取数据的一个字节 */

uchar RdByte(void)

{

  uchar i,j,b;

  b = 0;

  for (i=1;i<=8;i++)

  {

    j = RdBit();

    b = (j<<7)|(b>>1);

  }

  return(b);

}

/* 写数据的一个字节，满足写1和写0的时隙要求 */

void WrByte(uchar b)

{

  uint i;

  uchar j,btmp;

  HWREGB(0x40025400)=1;       //设置DQ为输出

  for(j=1;j<=8;j++)

  {

    btmp = b&1;

    b = b>>1;       // 取下一位（由低位向高位）

    if (btmp)

    {       /* 写1 */

      GPIOPinWrite(DQ, 0);

      i = 15;

      while(i>0) i--;   // 延时，使得15us以内拉高

      GPIOPinWrite(DQ, 1);

      i = 100;

      while(i>0) i--;   // 整个写1时隙不低于60us

    }

    else

    {       /* 写0 */

      GPIOPinWrite(DQ, 0);         

      i = 110;

      while(i>0) i--;   // 保持低在60us到120us之间

      GPIOPinWrite(DQ, 1);

      i = 15;

      while(i>0) i--;

     }

  }

}

/* 启动温度转换 */

void convert(void)

{

  TxReset();            // 产生复位脉冲，初始化DS18B20

  RxWait();         // 等待DS18B20给出应答脉冲

  Delay1(1);            // 延时

  WrByte(0xcc);     //跳过rom命令

  WrByte(0x44);     //启动温度转换命令

}

/* 读取转换结果 */

void RdTemp(void)

{

  TxReset();            // 产生复位脉冲，初始化DS18B20

  RxWait();         // 等待DS18B20给出应答脉冲

  Delay1(1);            // 延时

  WrByte(0xcc);     //跳过rom命令

  WrByte(0xbe);     //读取暂存器命令

  tplsb = RdByte(); // 温度值低位字节（其中低4位为二进制的“小数”部分）

  tpmsb = RdByte(); // 高位值高位字节（其中高5位为符号位）    

}

//温度数据处理函数

void work_temp(void)

{

  unsigned char n=0;

  if(tpmsb>127)

  {

    tpmsb=(256-tpmsb);        //负温度求补码

    tplsb=(256-tplsb);

    n=1;

  }

  display[4]=tplsb&0x0f;

  display[0]=ditab[display[4]];                     //温度的小数

  display[4]=((tplsb&0xf0)>>4)|((tpmsb&0x0f)<<4);

  display[3]=display[4]/100;                        //温度的百位

  display[1]=display[4]%100;

  display[2]=display[1]/10;                         //温度的十位

  display[1]=display[1]%10;                         //温度的个位

  if(n)

  Delay(1);             //延时10us

}  

//  主函数（程序入口）

int main(void)

{

  clockInit();                               //  时钟初始化：晶振，6MHz

  SysCtlPeriEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOA);    //使能GPIOA口外设

  GPIOPinTypeOut(GPIO_PORTA_BASE ,0xFF);    //GPIOA为输出

  SysCtlPeriEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);    //使能18B20DAT所在的GPIO端口

  SysCtlPeriEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);    //使能GPIOF口外设

  GPIOPinTypeOut(GPIO_PORTF_BASE ,0xFF);    //GPIOF为输出

  LCD_Init();                          //LCD初始化

  Write_Com(0x38);                    //设置工作方式

  Write_Com(0x01);                    //清除显示

  Write_Com(0x06);                    //设置输入方式

  Write_Com(0x0c);                    //设置显示方式

  Write_Com(0x80);                    //DDRAM第一行的首地址

  Write_Data(0x54);                  //显示Test by DS18B20

  Write_Data(0x65);

  Write_Data(0x73);

  Write_Data(0x74);

  Write_Data(0x20);

  Write_Data(0x62);

  Write_Data(0x79);

  Write_Data(0x20);

  Write_Data(0x44);             

  Write_Data(0x53);

  Write_Data(0x31);

  Write_Data(0x38);

  Write_Data(0x42);

  Write_Data(0x32);

  Write_Data(0x30);

  for (;;)

  {

    convert();               //启动温度转换

    Delay1(800);             //延时800ms

    RdTemp();              //读取转换结果

    work_temp();           //温度数据处理

    GPIOPinTypeOut(GPIO_PORTF_BASE ,0xFF);    //GPIO F为输出

    Write_Com(0xc0);                    //DDRAM第二行的首地址

    Write_Data(0x54);                   //显示Temp:

    Write_Data(0x65);

    Write_Data(0x6d);

    Write_Data(0x70);

    Write_Data(0x3a);

    if(display[3]==0)                   //显示温度值

          Write_Data(0x20);

    else

        Write_Data(0x30+display[3]);

    Write_Data(0x30+display[2]);

    Write_Data(0x30+display[1]);

    Write_Data(0x2e);

    Write_Data(0x30+display[0]);

    Write_Data(0xdf);

    Write_Data(0x43);

  }

}

本人使用的是IAR EWARM（IAR Embedded Workbench for ARM）集成开发环境，利用周立功公司提供的工程模板，输入以上的源程序，点击菜单“Project”→“Mark”进行编译，或按F7键，根据提示修改错误，再进行编译直至无错误为止 。

3  软件调试

编译无误后即可点击菜单“Project”→“Dbuge”下载源程序的机器码至开发板(或按Ctrl+D)，同时在桌面上出现了几个调试用的快捷按钮——运行（go）、运行到光标处（Run to Cursor）、步出（Step Out）、步入（Step Into）、步越（Step Over）、停止（Break）、复位（Reset）等。通过选择上述不同的快捷按钮，以及观察变量的值（点击菜单“View”→“Watch”在Expression中输入变量名，即可在Value中看到该变量的值；或将光标悬停在某变量上，即可看到该变量的值），来调试程序，直至一切无误后即可全速运行了（点击快捷按钮go）。实物照片如下所示。