開發環境：

主機：Ubuntu12.04

開發板：RT5350

Openwrt：Openwrt15.05

1 硬件原理

下圖是我們溫度傳感器的接入引腳，3.3V 供電，io 口接 P07的 GP0( GPIO0 的簡稱 )。

DS18B20 數字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877，LTM8874 等等。主要根據應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農業大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。

2 單總線的概念

目前常用的微機與外設之間進行數據傳輸的串行總線主要有 I2C 總線、 SPI 總線和 SCI總線。其中 I2C 總線以同步串行 2 線方式進行通信（一條時鐘線，一條數據線） ，SPI 總線則以同步串行 3 線方式進行通信（一條時鐘線，一條數據輸入線，一條數據輸出線），而 SCI 總線是以異步方式進行通信（一條數據輸入線，一條數據輸出線） 。這些總線至少需要兩條或兩條以上的信號線。

1-wire ， 即 單 線 總 線 ， 又 叫 單 總 線 。 近 年 來 ， 美 國 的 達 拉 斯 半 導 體 公 司（DALLASSEMICONDUCTOR） 推出了一項特有的單總線（1－Wire Bus）技術。該技術與上述總線不同，它采用單根信號線，既可傳輸時鐘，又能傳輸數據，而且數據傳輸是雙向的，因而這種單總線技術具有線路簡單，硬件開銷少，成本低廉，便于總線擴展和維護等優點。

3 ds18b20 相關時序

• 初始化(復位)時序圖：

（1） 先將數據線置高電平“ 1” 。

（2） 延時（該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一點）

（3） 數據線拉到低電平“ 0” 。

（4） 延時 750 微秒（該時間的時間范圍可以從 480 到 960 微秒） 。

（5） 數據線拉到高電平“ 1” 。

（6） 延時等待（如果初始化成功則在 15 到 60 微秒時間之內產生一個由 DS18B20 所

返回的低電平“ 0” 。據該狀態可以來確定它的存在，但是應注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環，所以要進行超時控制） 。

（7） 若 CPU 讀到了數據線上的低電平“ 0”后，還要做延時，其延時的時間從發出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要 480 微秒。

（8） 將數據線再次拉高到高電平“ 1”后結束。

• 寫 ds18b20 時序圖：
  

（1） 數據線先置低電平“ 0” 。

（2） 延時確定的時間為 15 微秒。

（3） 按從低位到高位的順序發送字節（一次只發送一位） 。

（4） 延時時間為 45 微秒。

（5） 將數據線拉到高電平。

（6） 重復上（1）到（6）的操作直到所有的字節全部發送完為止。

（7） 最后將數據線拉高。

• 讀 ds18b20 時序圖：
  

（1）將數據線拉高“ 1” 。

（2）延時 2 微秒。

（3）將數據線拉低“ 0” 。

（4）延時 3 微秒。

（5）將數據線拉高“ 1” 。

（6）延時 5 微秒。

（7）讀數據線的狀態得到 1 個狀態位，并進行數據處理。

（8）延時 60 微秒。

4 驅動程序

關于字符設備驅動程序的使用，我們可以參照點亮 led 燈的那個實驗，這里只給出跟ds18b20 密切相關的驅動程序，詳細的程序請查看我們的驅動文件！

//配置連接溫度傳感器的引腳
#define DS18B20_L		*GPIO21_0_DATA &= ~(1< //低電平	
#define DS18B20_H		*GPIO21_0_DATA |=  (1< //高電平
#define DS18B20_OUT	        *GPIO21_0_DIR  |=  (1< //輸出	
#define DS18B20_IN		*GPIO21_0_DIR  &= ~(1< //輸入	
#define DS18B20_STA		*GPIO21_0_DATA & 0x01	

//寄存器定義
volatile unsigned long *GPIO21_0_DIR;
volatile unsigned long *GPIO21_0_DATA;	


/****************  基本定義 **********************/
//初始化函數必要資源定義
//用于初始化函數當中
//device number;
	dev_t dev_num;
//struct dev
	struct cdev ds18b20_cdev;
//auto "mknode /dev/ds18b20 c dev_num minor_num"
struct class *ds18b20_class = NULL;
struct device *ds18b20_device = NULL;

/********************  ds18b20有關的函數   ****************************/
//復位ds18b20傳感器
static unsigned char ds18b20_reset(void)
{
	unsigned char ret = 0;
	unsigned char count = 0;

	DS18B20_OUT;
	DS18B20_H;
	udelay(100);			
	DS18B20_L;			
	udelay(600);			
	DS18B20_H;			
	udelay(45);			

	DS18B20_IN;			
	do
	{
		ret = DS18B20_STA;
		udelay(1);			
		count++;
	}
	while(ret != 0 && count< 50);

	DS18B20_OUT;

	udelay(400);			
	DS18B20_H;			

	return ret;
}

//從ds18b20讀取一個字節
static unsigned char read_byte(void)
{
	unsigned char i,byte=0;

	DS18B20_OUT;
	DS18B20_H;
	udelay(100);

	for(i = 0; i< 8; i++)
	{
		byte > >= 1;
		DS18B20_L;
		udelay(4);
		DS18B20_H;
		udelay(2);
		if(DS18B20_STA == 1)
			byte |= 0x80;
		udelay(10);
	}

	return byte;
}

//向ds18b20寫入一個字節
static unsigned char write_byte(unsigned char byte)
{
	unsigned char i;

	DS18B20_OUT;
	DS18B20_H;
	udelay(100);

	for(i = 0; i< 8; i++)
	{
		DS18B20_L;
		if( byte & 0x01 )
			DS18B20_H;
		else
			DS18B20_L;
		udelay(40);
		DS18B20_H;
		byte > >= 1;
	}
	udelay(10);
}

//從ds18b20中讀出溫度數據
static unsigned int read_temp(void)
{
	unsigned int t = 0 , l = 0;

	if(ds18b20_reset())
	{
		printk("step1,reset_ds18b20 error!n");
		return 0;
	}

	write_byte(0xcc);
	write_byte(0x44);
	udelay(4);

	if(ds18b20_reset())
	{
		printk("step2,reset_ds18b20 error!n");
		return 0;
	}

	write_byte(0xcc);
	write_byte(0xbe);

	l = read_byte();
	t = read_byte();
	t < <= 8;
	t += l;

	return t;
}


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

/**************** 結構體 file_operations 成員函數 *****************/
//open
static int ds18b20_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	printk("ds18b20 drive open...n");

	DS18B20_OUT; //初始化該引腳為輸出；

	return 0;
}

//close
static int ds18b20_close(struct inode *inode , struct file *file)
{
	return 0;
}

//read
static ssize_t ds18b20_read(struct file *file, char __user *buffer,
			size_t len, loff_t *pos)
{
	unsigned int temp;
	printk("ds18b20 drive read...n");

	temp = read_temp();
	copy_to_user(buffer, &temp, 4);
	
	return 4;
}
/***************** 結構體： file_operations ************************/
//struct
static const struct file_operations ds18b20_fops = {
	.owner   = THIS_MODULE,
	.open	 = ds18b20_open,
	.release = ds18b20_close,	
	.read	 = ds18b20_read,
};


/*************  functions: init , exit*******************/
//條件值變量，用于指示資源是否正常使用
unsigned char init_flag = 0;
unsigned char add_code_flag = 0;

//init
static __init int ds18b20_init(void)
{
	int ret_v = 0;
	printk("ds18b20 drive init...n");

	//函數alloc_chrdev_region主要參數說明：
	//參數2： 次設備號
	//參數3： 創建多少個設備
	if( ( ret_v = alloc_chrdev_region(&dev_num,0,1,"ds18b20") ) < 0 )
	{
		goto dev_reg_error;
	}
	init_flag = 1; //標示設備創建成功；

	printk("The drive info of ds18b20:nmajor: %dnminor: %dn",
		MAJOR(dev_num),MINOR(dev_num));

	cdev_init(&ds18b20_cdev,&ds18b20_fops);
	if( (ret_v = cdev_add(&ds18b20_cdev,dev_num,1)) != 0 )
	{
		goto cdev_add_error;
	}

	ds18b20_class = class_create(THIS_MODULE,"ds18b20");
	if( IS_ERR(ds18b20_class) )
	{
		goto class_c_error;
	}

	ds18b20_device = device_create(ds18b20_class,NULL,dev_num,NULL,"ds18b20");
	if( IS_ERR(ds18b20_device) )
	{
		goto device_c_error;
	}
	printk("auto mknod success!n");

	//------------   請在此添加您的初始化程序  --------------//
       

	GPIO21_0_DATA = (volatile unsigned long *)ioremap(0x10000620, 4);
	GPIO21_0_DIR =  (volatile unsigned long *)ioremap(0x10000624, 4);

        //如果需要做錯誤處理，請：goto ds18b20_error;	

	 add_code_flag = 1;
	//----------------------  END  ---------------------------// 

	goto init_success;

dev_reg_error:
	printk("alloc_chrdev_region failedn");	
	return ret_v;

cdev_add_error:
	printk("cdev_add failedn");
 	unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
	init_flag = 0;
	return ret_v;

class_c_error:
	printk("class_create failedn");
	cdev_del(&ds18b20_cdev);
 	unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
	init_flag = 0;
	return PTR_ERR(ds18b20_class);

device_c_error:
	printk("device_create failedn");
	cdev_del(&ds18b20_cdev);
 	unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
	class_destroy(ds18b20_class);
	init_flag = 0;
	return PTR_ERR(ds18b20_device);

//------------------ 請在此添加您的錯誤處理內容 ----------------//
ds18b20_error:
		

	add_code_flag = 0;
	return -1;
//--------------------          END         -------------------//
    
init_success:
	printk("ds18b20 init success!n");
	return 0;
}

//exit
static __exit void ds18b20_exit(void)
{
	printk("ds18b20 drive exit...n");	

	if(add_code_flag == 1)
 	{   
           //----------   請在這里釋放您的程序占有的資源   ---------//
	    printk("free your resources...n");	               

		iounmap(GPIO21_0_DATA);
		iounmap(GPIO21_0_DIR);

	    printk("free finishn");		               
	    //----------------------     END      -------------------//
	}					            

	if(init_flag == 1)
	{
		//釋放初始化使用到的資源;
		cdev_del(&ds18b20_cdev);
 		unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
		device_unregister(ds18b20_device);
		class_destroy(ds18b20_class);
	}
}


/**************** module operations**********************/
//module loading
module_init(ds18b20_init);
module_exit(ds18b20_exit);

//some infomation
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("from Jafy");
MODULE_DESCRIPTION("ds18b20 drive");

5 應用程序

int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	float t;
	unsigned int tmp = 0;

	//打開溫度傳感器驅動模塊
	fd = open("/dev/ds18b20", O_RDWR | O_NONBLOCK);
	if (fd < 0)
	{
		printf("can't open!n");
		return -1;
	}

	read(fd, &tmp, sizeof(tmp));
	t = tmp * 0.0625;
	printf("the current temperature is %fn",t);

	close(fd);
	
	return 0;
}

編譯模塊驅動，不熟悉的朋友可看LED驅動相關。

$make package/kernel/ds18b20/compile V=99

編譯模塊驅動和應用程序

$make package/ds18b20_app/compile V=99

$make package/ds18b20_app/install V=99

$make package/index V=99

復制文件傳給開發板測試

6 實驗結果

審核編輯：湯梓紅