基于FS4412的DS18B20温度采集编程实现（1-时序分析）
作者：秦老师,华清远见教育科技集团讲师。
一、DS18B20简介
DS18B20是常用的数字温度计。DS18B20数字温度计提供9至12位（可配置）温度读数，表明该设备的温度。
信息通过单总线接口被发送到DS18B20或从DS18B20发出，因此从中央微处理器到DS18B20只有需要一个线（和地线）。
读，写和进行温度转换所需要的电源，可以由数据线本身来提供，无需外部电源。 由于每个DS18B20含有唯一的序列号，多个DS18B20可以挂载在一条单总线上。这允许在许多不同的地方，放置温度传感器。
这个功能是非常有用的，可以应用在包括HVAC环境控制，建筑物内部的温度感应， 设备或机械，过程监测和控制等领域。
二、DS18B20硬件连接
DS18B20引脚图 DS18B20 原理图
DS18B20 有三个引脚。根据原理图可知，DS18B20采用了外部供电的连接方式，而DQ引脚上拉10k电阻。DQ引脚连接在4412芯片的GPK1_1 引脚上面。
| GND | 地 |
| DQ | 数据线 |
| VDD | 电源（可选） |
三、DS18B20时序分析
DS18B20是一个单总线，输入和输出都是通过DQ引脚，我们需要根据时序图，不断的操作DQ这个引脚，实现具体的功能。
(一)ds18b20复位时序和函数实现
通过复位信号，可以检测DS18B20是否工作正常，并通知DS18B20准备通信。
（1）4412拉低DQ引脚，复位周期开始。
（2）DQ引脚上的低电平保持480us—960us 的时间，然后释放总线。
（3）4412延时16us—60us等待DS18B20应答。
（4）DS18B20拉低DQ引脚60us—240us，表示应答。
4412读取DQ引脚电平，如果是低电平，表示初始化完成。
（5）DS18B20应答信号结束后，释放总线，DQ引脚被上拉电阻拉高，复位周期结束。
实现ds18b20的复位代码：
void DS18_Reset()
{
GPK1.PUD = 0; //GPK1_1 禁止上下拉
GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4; //设置GPK1_1为输出引脚
GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1); //设置GPK1_1 输出‘0’，拉低DQ引脚
delay_us(700); //延时 600us
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //GPK1_1释放总线
GPK1.CON &= ~(0xF << 4); //设置GPK1_1为输入引脚
while(GPK1.DAT & (0x1 << 1)); //等待DS18B20应答信号 （DQ引脚低电平）
while(!(GPK1.DAT & (0x1 << 1)));
//等待DS18B20应答信号结束（DQ引脚高电平）
}
(二)ds18b20写时序和函数实现
当我们需要从DS18B20写数据的时候，必须严格DS18B20的写时序，进行操作。
向DS18B20写逻辑0操作：
（1）4412拉低DQ引脚，写周期开始。
（2）DQ引脚保持低电平15us左右。
（3）DQ引脚继续保持低电平20us--45us。
（4）释放总线。
向DS18B20写逻辑1操作：
（1）4412拉低DQ引脚，写周期开始。
（2）DQ引脚上的低电平保持大于1us后，拉高DQ引脚 ，总共15us。
（3）DQ引脚继续保持高电平20us—45us
（4）释放总线。
实现向DS18B20写入一个字节代码：
void DS18_Write(unsigned char data)
{
unsigned char i;
GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4; //设置GPK1_1为输出引脚
for(i = 0; i < 8; i++)
{
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //设置GPK1_1 输出1
delay_us(1); //延时1us
GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1); //设置GPK1_1 输出0形成下降沿
delay_us(12); //延时12us，大于1us小于15us
if(data & 0x1) //如果数据低位为1
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //设置GPK1_1 输出1
delay_us(40); //延时40us
data = data >> 2; //数据右移1位
}
}
(三)ds18b20写时序和函数实现
当我们需要从DS18B20读数据的时候，必须严格DS18B20的读时序，进行操作。
（1）通过4412拉低DQ引脚，读周期开始。
（2）DQ引脚上的低电平至少保持1us 的时间，然后释放引脚。
（3）4412延时几us（留物理电平反应时间），读取DQ引脚的数据。
注意：根据图中MASTER SAMPLES指示，从拉低电平转换开始，留给物理电平转换时间，到后4412的对DQ引脚读取操作应给在15us之内完成。
（4）15us后读时隙结束时，DQ引脚将通过外部上拉电阻拉回高电平。
4412延时45us等待读周期结束。
实现向DS18B20读入一个字节数据代码：
unsigned char DS18_Read()
{
unsigned char i, Temp = 0; //初始化接受变量Temp为0
for(i = 0; i < 8; i++)
{
GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4; //设置GPK1_1为输出引脚
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //设置GPK1_1 输出1
GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1); //设置GPK1_1 输出0,形成下降沿
GPK1.DAT |= 0x1 << 1; //GPK1_1释放总线
GPK1.CON &= ~(0xF << 4); //设置GPK1_1为输出引脚
Temp >>= 1; //接受变量右移1位
if(GPK1.DAT & (0x1 << 1)) //读取DQ引脚，如果DQ为1
Temp |= 0x80; //接受变量Temp，高位置1
delay_us(30); //延时30us
}
return Temp;
//返回接受变量
}