Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) 控制DS18B20

目录

概述

1 软硬件

1.1 软硬件环境信息

1.2 开发板信息

1.3 调试器信息

2 FSP和KEIL配置

2.1 硬件接口电路

2.2  FSB配置DS18B20的IO

2.3 生成Keil工程文件

3 DS18B20驱动代码

3.1 DS18B20介绍

3.2 DS18B20驱动实现

3.2.1 IO状态定义

3.2.2 读IO状态函数

3.2.3 其他函数

4 测试程序

4.1 应用程序设计

4.2 测试 

5 附件

Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) 控制DS18B20和ADC，实现两个页面的跳转功能

概述

本文主要介绍Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85)设计一个综合的应用案例：应用R7FA8D1BH的IO实现单总线协议，实现驱动ds18b20的功能，其主要完成读取温度值，并将该值格式化显示在OLED屏幕上。还通过串口终端将温度数据发送至串口终端上。

1 软硬件

1.1 软硬件环境信息

软硬件信息版本信息
Renesas MCUR7FA8D1BH
KeilMDK ARM 5.38
FSP 版本5.3.0
调试工具：N32G45XVL-STBDAP-LINK

1.2 开发板信息

笔者选择使用野火耀阳开发板_瑞萨RA8，该板块的主控MCU为R7FA8D1BHECBD，7FA8D1BHECBD的内核为ARM Contex-M85。

1.3 调试器信息

对于R7FA8D1BHECBD芯片，其使用的内核为Cortex®-M85 Core, ST-LINK-V2或者J-LINK-V9不支持下载和调试功能。笔者经过多次尝试，发现N32G45XVL-STB板卡上自带的DAP-LINK可以下载和调试R7FA8D1BHECBD。

下图为N32G45XVL-STB开发板实物图：

2 FSP和KEIL配置

2.1 硬件接口电路

耀阳开发板_瑞萨RA8上已经设计了DS18B20的接口电路，其使用P809接口作为DS18B20的DQ控制信号。

2.2  FSB配置DS18B20的IO

配置P809为普通的IO接口，然后在代码中动态配置该IO的输出或者输出状态

2.3 生成Keil工程文件

 完成FSP的参数配置之后，就可以Generate Project。打开项目文件，其架构如下：

创建ds18b20.c文件，实现驱动代码

3 DS18B20驱动代码

3.1 DS18B20介绍

笔者在之前的文章中，已经详细分析过DS18B20的时序以及实现逻辑，这里不在做介绍。

DS18B20应用笔记_ds18b20读取数据的波形-CSDN博客

3.2 DS18B20驱动实现

3.2.1 IO状态定义

代码第14行：定义us步长延时函数

代码第15行：定义ms步长延时函数

代码第18行：定义DS18B20的IO PIN

代码第21行：输入端口配置

代码第22行：输出端口配置

代码第24行：设置IO低电平

代码第25行：设置IO高电平

3.2.2 读IO状态函数

代码第47行：读取输入模式下IO的状态

 3.2.3 其他函数

函数：ds18b20Init， 检测DS18B20是否在线

函数：ds18b20BlockModeProcess。 读取DS18B20的数值

/*** @brief  reset DS18B20* @note   if reset ds18b20 sucess, the return value is TRUE* @param  None* @retval True or Flalse*/
static uint8_t ds18b20Init( void )
{uint16_t tempCnt = 0;bsp_io_level_t status;// Set PIN mode outputDS_Mode_Out_PP();// Master pin is high DQ_SET_HIGH;timeDelayUS(10);// Master pin is low DQ_SET_LOW;// wait for 600 us timeDelayUS(750);// Set PIN mode inputDS_Mode_IN_PUT();while(1){status = DQ_RAD_PIN();if( status == 0){tempCnt = 0;return TRUE;}else{timeDelayUS(1);tempCnt++;if( tempCnt > 480 )return FALSE;}}
}static uint8_t readBit( void )
{uint8_t readCnt = 2;uint8_t bitVal = 1;DQ_SET_LOW;timeDelayUS(3);DQ_SET_HIGH;timeDelayUS(5); // 15 us while(readCnt-- ){//read DQ value if( DQ_RAD_PIN() == 0){bitVal = 0;}timeDelayUS(2);  // 15 us }timeDelayUS(30);      // 15 us return  bitVal;
}static uint8_t ds18b20ReadByte( void )
{uint8_t byteVal = 0;for ( uint8_t i = 0; i < 8; i++ ){byteVal >>= 1;uint8_t bitVal = readBit(); if( bitVal > 0){byteVal |= 0x80;}}return  byteVal;
}/*** @brief  write one byte to DS18B20* @note   * @param  byte: the data that is sended to ds18b20* @retval None*/
void ds18b20WriteByte( uint8_t byte)
{unsigned char k;// Set PIN mode outputDS_Mode_Out_PP();for ( k = 0; k < 8; k++ ){if (byte & (1<<k)){DQ_SET_LOW;timeDelayUS(2); DQ_SET_HIGH;timeDelayUS(65); }else{DQ_SET_LOW;timeDelayUS(65); DQ_SET_HIGH;timeDelayUS(2); }}
}uint8_t ds18b20BlockModeProcess( void )
{uint16_t tempValue;uint8_t tempL, tempH;if (ds18b20Init() == FALSE){return FALSE;}// wait for 600 us timeDelayUS(600);ds18b20WriteByte(0xcc);ds18b20WriteByte(0x44);  // start convert temperature if (ds18b20Init() == FALSE){return FALSE;}// wait for 600 us timeDelayUS(600);ds18b20WriteByte(0xcc);ds18b20WriteByte(0xbe);  // read temperature data registertempL = ds18b20ReadByte();tempH = ds18b20ReadByte();if (tempH > 0x7f) {tempL    = ~tempL;tempH    = ~tempH+1; st_ds1b20val.sign = 1;}tempValue = (uint16_t)((tempH << 8) | tempL);st_ds1b20val.temperatureVal = (float)(tempValue * 0.0625);return TRUE;
}// NO blocking mode operate ds18b20 
uint8_t ds18b20NoBlockingProcess( void )
{uint16_t tempValue;static uint16_t waitCnt = 0;uint8_t tempL, tempH;static  uint8_t runState = 0;switch( runState ){default:case INIT_DQ:if (ds18b20Init() == FALSE){return FALSE;}runState = WAIT_READY;break;case WAIT_READY:timeDelayUS(2);       // IDEL runState = SKIDROM_CMD;break;case SKIDROM_CMD:ds18b20WriteByte(0xcc);ds18b20WriteByte(0x44);  // begin to convert temperature datawaitCnt = 0;runState = WAIT_CONVERT;break;case WAIT_CONVERT:waitCnt++;if( waitCnt > WAIT_CNT_CONVERT){waitCnt = 0;runState = RESET_CMD;}break;case RESET_CMD:if (ds18b20Init() == FALSE){return FALSE;}runState = WAIT_DATA_READY;break;case WAIT_DATA_READY: timeDelayUS(2);     // IDEL runState = READ_CMD;break;case READ_CMD:ds18b20WriteByte(0xcc);ds18b20WriteByte(0xbe);  // read temperature data registerrunState = GET_VALUE;break;case GET_VALUE:tempL = ds18b20ReadByte();tempH = ds18b20ReadByte();if (tempH > 0x7f) {tempL    = ~tempL;tempH    = ~tempH+1; st_ds1b20val.sign = 1;}tempValue = (uint16_t)((tempH << 8) | tempL);st_ds1b20val.temperatureVal = (float)(tempValue * 0.0625);runState = INIT_DQ;return TRUE;}return FALSE;
}

4 测试程序

4.1 应用程序设计

代码113行：读取ds18b20的值

代码130行：获得ds18b20的结果数据

代码131行：格式化显示数据

代码132行：显示数据到OLED上

4.2 测试 

编译代码，并下载代码到板卡中，其运行结果如下：

5 附件

DS18B20的驱动代码

1）创建ds18b20.c文件，编写如下代码

 /*FILE NAME  :  ds18b20.cDescription:  user ds18b20 interface Author     :  tangmingfei2013@126.comDate       :  2024/06/03*/
#include "ds18b20.h" 
#include "hal_data.h"typedef enum{INPUT = 0,OUTPUT = 1,
}IO_TYPE;typedef enum{FALSE = 0,TRUE = 1,
}RETURN_RESULT;typedef enum{INIT_DQ = 0,WAIT_READY,SKIDROM_CMD,WAIT_CONVERT,RESET_CMD,READ_CMD,WAIT_DATA_READY,GET_VALUE,IDLE_NULL
}RUN_STATE;ds18b20Struc st_ds1b20val;ds18b20Struc get_ds18b20_value( void )
{return st_ds1b20val;
}static bsp_io_level_t DQ_RAD_PIN(void)
{bsp_io_level_t state;// READ ioR_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, &state);return state;
}/*** @brief  reset DS18B20* @note   if reset ds18b20 sucess, the return value is TRUE* @param  None* @retval True or Flalse*/
static uint8_t ds18b20Init( void )
{uint16_t tempCnt = 0;bsp_io_level_t status;// Set PIN mode outputDS_Mode_Out_PP();// Master pin is high DQ_SET_HIGH;timeDelayUS(10);// Master pin is low DQ_SET_LOW;// wait for 600 us timeDelayUS(750);// Set PIN mode inputDS_Mode_IN_PUT();while(1){status = DQ_RAD_PIN();if( status == 0){tempCnt = 0;return TRUE;}else{timeDelayUS(1);tempCnt++;if( tempCnt > 480 )return FALSE;}}
}static uint8_t readBit( void )
{uint8_t readCnt = 2;uint8_t bitVal = 1;DQ_SET_LOW;timeDelayUS(3);DQ_SET_HIGH;timeDelayUS(5); // 15 us while(readCnt-- ){//read DQ value if( DQ_RAD_PIN() == 0){bitVal = 0;}timeDelayUS(2);  // 15 us }timeDelayUS(30);      // 15 us return  bitVal;
}static uint8_t ds18b20ReadByte( void )
{uint8_t byteVal = 0;for ( uint8_t i = 0; i < 8; i++ ){byteVal >>= 1;uint8_t bitVal = readBit(); if( bitVal > 0){byteVal |= 0x80;}}return  byteVal;
}/*** @brief  write one byte to DS18B20* @note   * @param  byte: the data that is sended to ds18b20* @retval None*/
void ds18b20WriteByte( uint8_t byte)
{unsigned char k;// Set PIN mode outputDS_Mode_Out_PP();for ( k = 0; k < 8; k++ ){if (byte & (1<<k)){DQ_SET_LOW;timeDelayUS(2); DQ_SET_HIGH;timeDelayUS(65); }else{DQ_SET_LOW;timeDelayUS(65); DQ_SET_HIGH;timeDelayUS(2); }}
}uint8_t ds18b20BlockModeProcess( void )
{uint16_t tempValue;uint8_t tempL, tempH;if (ds18b20Init() == FALSE){return FALSE;}// wait for 600 us timeDelayUS(600);ds18b20WriteByte(0xcc);ds18b20WriteByte(0x44);  // start convert temperature if (ds18b20Init() == FALSE){return FALSE;}// wait for 600 us timeDelayUS(600);ds18b20WriteByte(0xcc);ds18b20WriteByte(0xbe);  // read temperature data registertempL = ds18b20ReadByte();tempH = ds18b20ReadByte();if (tempH > 0x7f) {tempL    = ~tempL;tempH    = ~tempH+1; st_ds1b20val.sign = 1;}tempValue = (uint16_t)((tempH << 8) | tempL);st_ds1b20val.temperatureVal = (float)(tempValue * 0.0625);return TRUE;
}// NO blocking mode operate ds18b20 
uint8_t ds18b20NoBlockingProcess( void )
{uint16_t tempValue;static uint16_t waitCnt = 0;uint8_t tempL, tempH;static  uint8_t runState = 0;switch( runState ){default:case INIT_DQ:if (ds18b20Init() == FALSE){return FALSE;}runState = WAIT_READY;break;case WAIT_READY:timeDelayUS(2);       // IDEL runState = SKIDROM_CMD;break;case SKIDROM_CMD:ds18b20WriteByte(0xcc);ds18b20WriteByte(0x44);  // begin to convert temperature datawaitCnt = 0;runState = WAIT_CONVERT;break;case WAIT_CONVERT:waitCnt++;if( waitCnt > WAIT_CNT_CONVERT){waitCnt = 0;runState = RESET_CMD;}break;case RESET_CMD:if (ds18b20Init() == FALSE){return FALSE;}runState = WAIT_DATA_READY;break;case WAIT_DATA_READY: timeDelayUS(2);     // IDEL runState = READ_CMD;break;case READ_CMD:ds18b20WriteByte(0xcc);ds18b20WriteByte(0xbe);  // read temperature data registerrunState = GET_VALUE;break;case GET_VALUE:tempL = ds18b20ReadByte();tempH = ds18b20ReadByte();if (tempH > 0x7f) {tempL    = ~tempL;tempH    = ~tempH+1; st_ds1b20val.sign = 1;}tempValue = (uint16_t)((tempH << 8) | tempL);st_ds1b20val.temperatureVal = (float)(tempValue * 0.0625);runState = INIT_DQ;return TRUE;}return FALSE;
}/* End of this file */

2）创建ds18b20.h文件，编写如下代码

/*FILE NAME  :  ds18b20.hDescription:  user ds18b20 interface Author     :  tangmingfei2013@126.comDate       :  2024/06/03
*/
#ifndef DS18B20_H
#define DS18B20_H
#include "hal_data.h"#define WAIT_CNT_CONVERT     500 #define timeDelayUS(us)      R_BSP_SoftwareDelay(us, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
#define DS_DELAY_MS(ms)      R_BSP_SoftwareDelay(ms, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);#define DS_IO_PORT_PIN       BSP_IO_PORT_08_PIN_09#define DS_Mode_IN_PUT()     R_IOPORT_PinCfg(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_INPUT)
#define DS_Mode_Out_PP()     R_IOPORT_PinCfg(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_OUTPUT)#define DQ_SET_LOW           R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define DQ_SET_HIGH          R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, BSP_IO_LEVEL_HIGH)typedef struct{float  temperatureVal; bool sign;
}ds18b20Struc;uint8_t ds18b20BlockModeProcess( void );
ds18b20Struc get_ds18b20_value( void );#endif   /* DS18B20_H */

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