Linux驱动开发-编写DS18B20驱动

1. 引言

本文详细介绍了如何在linux系统下为ds18b20温度传感器编写驱动程序，以测量环境温度，并将ds18b20注册为字符设备，通过文件接口将温度数据传递给应用层。

本文使用的开发板是友善之臂的Tiny4412开发板，搭载三星的Exynos-4412 CPU，主频为4核1.5GHz，运行的Linux内核版本为3.5。所使用的温度传感器是DS18B20，这是一款经典的数字温度传感器，广泛应用于高校的毕业设计、实验室和课程设计中。DS18B20的接线非常简单，只需一根数据线和两根电源线，总共三根线，并且它支持硬件序列号寻址，允许在单个IO口上连接多个DS18B20。

2. DS18B20简介

DS18B20的引脚功能如下：

GND 电压地
DQ 单数据总线
VDD 电源电压
NC 空引脚

DS18B20读取温度的步骤如下：

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发送复位信号-->检测回应信号--->发送0xCC-->发送0x44->发送复位信号—>检测回应信号—>写0xcc--->写0xbe--->循环8次读取温度低字节--->循环8次读取温度高字节---->打印温度信息

DS18B20温度转换示例：

u16 temp;
u8 TL,TH;
u16 intT,decT;               //温度值的整数和小数部分
TL=DS18B20_Read_Byte();       //读取温度低8位LSB   
TH=DS18B20_Read_Byte();       //读取温度高8位MSB  
temp=((u16)TH << 8) | TL;
intT = temp >> 4;                //分离出温度值整数部分
decT = temp & 0xF;              //分离出温度值小数部分
printf("A: %d.%d\r\n",(int)intT,(int)decT); //打印实际温度值

3. 硬件接线图

Tiny4412开发板扩展GPIO口：

4. 示例代码

#include 
#include 
#include    /*杂项字符设备头文件*/
#include            /*文件操作集合*/
#include         /*延时函数*/
#include 
#include 

/*DS18B20 GPIO接口: GPB_4*/
/*定义指针，用于接收虚拟地址*/
volatile unsigned int *DS18B20_GPBCON;
volatile unsigned int *DS18B20_GPBDAT;

#define DS18B20_INPUT()  {*DS18B20_GPBCON &= ~(0xf << 8); *DS18B20_GPBCON |= (0x0 << 8);}
#define DS18B20_OUTPUT() {*DS18B20_GPBCON &= ~(0xf << 8); *DS18B20_GPBCON |= (0x1 << 8);}

/*复位DS18B20并检测其存在*/
unsigned char DS18B20_Reset(void)
{
    unsigned char retry=0;
    DS18B20_OUTPUT();
    *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);
    udelay(480);
    DS18B20_INPUT();
    *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);
    udelay(60);
    if(!(*DS18B20_GPBDAT & (1 << 4)))
    {
        retry=0;
        while(!(*DS18B20_GPBDAT & (1 << 4)) && retry<240)
        {
            retry++;
            udelay(1);
        }
        if(retry>=240)
            return 1;
        else
            retry=0;
        while((*DS18B20_GPBDAT & (1 << 4)) && retry<240)
        {
            retry++;
            udelay(1);
        }
        if(retry>=240)
            return 1;
    }
    return 0;
}

/*从DS18B20读取一个位返回值：1/0*/
unsigned char DS18B20_Read_Bit(void)  // read one bit
{
    unsigned char data;
    DS18B20_OUTPUT();
    *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);
    udelay(1);
    DS18B20_INPUT();
    *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);
    udelay(14);
    if(*DS18B20_GPBDAT & (1 << 4))
        data=1;
    else
        data=0;
    udelay(45);
    return data;
}

/*从DS18B20读取一个字节*/
unsigned char DS18B20_Read_Byte(void)
{
    unsigned char j;
    unsigned char dat=0;
    for(j=1;j<=8;j++)
    {
        dat >>= 1;
        if(DS18B20_Read_Bit())
            dat |= 0x80;
    }
    return dat;
}

/*写一个字节到DS18B20
dat：要写入的字节*/
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 >>= 1;
        if(testb)
        {
            *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);
            udelay(6);
            *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);
            udelay(64);
        }
        else
        {
            *DS18B20_GPBDAT &= ~(1 << 4);
            udelay(60);
            *DS18B20_GPBDAT |= (1 << 4);
            udelay(10);
        }
    }
}

/*tiny4412 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");
    /*设置ds18b20为输出模式*/
    *DS18B20_GPBCON &= ~(0xf << 8);
    *DS18B20_GPBCON |= (0x1 << 8);
    return 0;
}