Итак, у вас есть общее представление о том, как происходит обмен данными по 1-Wire шине и можно перейти к следующей части -  как обратиться к DS18B20, как запустить процесс температурного преобразования датчика,  как считать с него температуру, как установить температурное разрешение и т.д. 

 

   Последовательность операций для доступа к DS18B20 следующая:

 

1. Инициализация

2. Подача ROM команды

3. Подача функциональной команды  DS18B20

   С инициализацией все понятно. Микроконтроллер проваливает шину, отпускает и ждет ответа подчиненного устройства. Если к шине подключен хоть один исправный датчик DS18B20, он ответит импульсом присутствия. 

      Получив импульс присутствия, микроконтроллер должен послать по 1-Wire шине ROM команду. Есть пять таких команд.

 

      

   Чтобы узнать адреса 1-Wire устройств, подключенных к шине, используется команда search rom.   

   Любое 1-Wire устройство имеет 64 разрядный код. Этот код хранится в ПЗУ и используется для адресации устройства на шине. Младший байт кода определяет семейство, к которому принадлежит 1-Wire устройство (например, код датчиков DS18B20 — 0x28). Следующие 6 байт — это серийный номер устройства. И старший байт— CRC (циклический избыточный код) , вычисленный из первых 7 байтов.

   Процедура получения адресов, пожалуй, единственная сложная вещь при работе с 1-Wire. На словах эта процедура выглядит следующим образом.
   Выполнив инициализацию, микроконтроллер посылает команду search rom и начинается цикл чтения 64 разрядного кода. Микроконтроллер формирует на 1-Wire шине два тайм слота чтения. В первый тайм слот все 1-Wire устройства, подключенные к шине, выдают первый бит своего 64 разрядного кода. Во второй тайм слот – инвертированное значение первого бита. 
    Если у всех 1-Wire устройств первый бит адреса единица, то микроконтроллер примет сначала единицу, а затем ноль. Если хотя бы у одного 1-Wire устройства первый бит адреса нулевой, то микроконтроллер в обоих случаях примет ноль. Если активных устройств на шине нет, микроконтроллер в обоих случаях примет единицу. 
   В ситуации, когда микроконтроллер принимает два нуля, возникает неоднозначность – как узнать, у каких устройств, преданный бит адреса ноль, а у каких единица? Протокол решает эту проблему просто – после двух тайм слотов чтения, микроконтроллер должен ответить 1-Wire устройствам, с какими из них он продолжит работу. Для этого он выставляет на шине соответствующий бит — ноль или единицу. Устройства, у которых переданный бит соответствует выставленному микроконтроллером, продолжат работу, остальные замолчат (станут не активными) до следующего сигнала сброса. 
   Далее процедура повторяется еще 63 раза: формирование первого тайм слота чтения, чтение состояние шины, формирование второго тайм слота чтения, чтение состояния шины, ответ подчиненным устройствам. 
   После завершения цикла чтения 64 разрядного кода, микроконтроллер будет знать адрес одного 1-Wire устройства. Для получения следующего адреса, нужно снова запустить цикл чтения, но на этот раз в случае неоднозначности выставить другой бит. 
  Сколько 1-Wire устройств подключено к шине, столько раз и нужно провести описанную процедуру. 

     

 

   Эта команда позволяет микроконтроллеру считывать 64-разрядный код подчиненного устройства. Команда может использоваться, если к шине подключено только одно 1-Wire устройство. 

 

  Инициализация

  Микроконтроллер выдает  команду read rom

  Микроконтроллер принимает 8 байтов кода подчиненного устройства 

 

 

   Для обращения ко всем 1-Wire устройствам, подключенным к шине, используется команда skip rom. Например, эту команду можно применять, чтобы запустить температурное преобразование сразу всех датчиков DS18B20.

 

 

  Также эту команду удобно использовать, если к 1-Wire шине подключено только одно подчиненное устройство – не нужно морочиться с адресацией. 

 

 

   Команда  match rom применяется, когда нужно обратиться к конкретному 1-Wire устройству. Микроконтроллер выдает на шину команду match rom, а затем 64 разрядный код устройства, к которому он обращается. Отвечать на функциональную команду будет только устройство, «распознавшее» свой адрес. Остальные устройства будут молчать, пока на шине не будет сформирован импульса сброса. 

 

  Инициализация

  Микроконтроллер выдает команду match rom

  Микроконтроллер выдает 8 байт кода подчиненного устройства

  Микроконтроллер выдает функциональную команду.

 

 

  Действие этой команды идентично действию команды search rom, только отвечать на нее будут подчиненные устройства с установленным флагом аварии. Флаг аварии устанавливается в DS18B20 в случае превышения температурных порогов, заданных регистрами Tl и Th.

 

 

 

   Байты 0 и 1– измеренная температура. Начальное значение температуры (при подаче питания) +85 градусов. Формат регистров такой:

где S – знак температуры (0 – положительная температура, 1 – отрицательная), BIT10–BIT4 -  целая часть значения температуры, BIT3-BIT0 – дробная часть.

 

Отрицательная температура представлена в дополнительном коде. Перевод содержимого этих регистров в более понятную форму будет описан в следующей части. 

 

   Байты 2 и 3 – верхний и нижний температурные пороги. Значения этих байтов задаются пользователем. Начальное значение этих байтов зависит от содержимого EEPROM памяти. Формат обоих регистров такой:

где S – знак температуры (0 – положительная температура, 1 – отрицательная), BIT6–BIT0 -  целая часть значения температурного порога.

 

   Байт 4 – конфигурационный регистр. В нем задается температурное разрешение DS18B20. Начальное значение регистра зависит от содержимого EEPROM памяти. В новом датчике DS18B20 температурное разрешение по умолчанию 12 бит. Формат конфигурационного регистра такой:

где R1, R0 – биты, задающие температурное разрешение термометра. 

Как видно из таблицы, от заданного температурного разрешения зависит время преобразования.

 

   Байты с 5 по 7 зарезервированы и не используются

 

   Байт 8 – это CRC (циклический избыточный код). Значение CRC используется для проверки принятых данных. 

Теперь по поводу функциональных команд.

 

  Эта команда запускает процесс температурного преобразования датчика DS18B20. Значение температуры сохраняется в 0 и 1 байтах ОЗУ датчика. Время выполнения преобразования зависит от установленного в конфигурационном регистре разрешения. 

  Если DS18B20 работает в режиме паразитного питания, то после выдачи команды convert t микроконтроллер должен подключить 1-Wire шину к источнику питания на время преобразования (смотри схему). 

   Если DS18B20 работает от внешнего источника питания, то после запуска температурного преобразования можно отслеживать, когда оно будет выполнено. Для этого микроконтроллеру нужно формировать на шине тайм слоты чтения и ждать, когда датчик ответит ему единицей.

 

  Инициализация

  Микроконтроллер выдает команду skip rom

  Микроконтроллер выдает команду convert t

  Микроконтроллер формирует тайм слоты чтения и ожидает единицу

 

 

  Эта команда позволяет микроконтроллеру записывать в ОЗУ датчика DS18B20 три байта – Th, Tl и конфигурационный регистр (2, 3, 4 байты ОЗУ соответственно).

 

  Инициализация

  Микроконтроллер выдает команду skip rom

  Микроконтроллер выдает команду write scratchpad

  Микроконтроллер передает по очереди 3 байта - Th, Tl и конфигурационный регистр

 

 

  Эта команда позволяет микроконтроллеру считывать содержимое ОЗУ датчика DS18B20. Данные передаются младшим битом вперед с нулевого по восьмой байт. Микроконтроллер может в любой момент выдать на 1-Wire шину сигнал сброса и прекратить прием данных. Например, если требуются только первые два байта ОЗУ.

 

  Инициализация

  Микроконтроллер выдает команду skip rom

  Микроконтроллер выдает команду read scratchpad

  Микроконтроллер принимает 9 байт ОЗУ датчика

 

 

  Эта команда копирует 2, 3 и 4 байты ОЗУ (Tl, Th и конфигурационный регистр соответственно) в EEPROM датчика. Если DS18B20 работает в режиме паразитного питания, то после выдачи команды copy scratchpad микроконтроллер должен подключить 1-Wire шину к источнику питания (смотри схему) на время >10 мс.

 

  Инициализация

  Микроконтроллер выдает команду skip rom

  Микроконтроллер выдает команду copy scratchpad

 

 

 По этой команде DS18B20 перезаписывает 2, 3 и 4 байты ОЗУ (Tl, Th и конфигурационный регистр соответственно) значениями, сохраненными в EEPROM. 

   Микроконтроллер может отслеживать процесс выполнения этой операции, формируя на 1-Wire шине тайм слоты чтения. Пока операция выполняется, на шине будет логический ноль, когда операция завершится – логическая единица.

   Операция recall E² выполняется автоматически при включении питания датчика.

 

  Инициализация

  Микроконтроллер выдает команду skip rom

  Микроконтроллер выдает команду rcall E²

  Микроконтроллер формирует тайм слот чтения и считывает состояние 1-Wire шины

 

 

   Послав эту команду и сформировав после нее тайм слот чтения, микроконтроллер может определять, как запитаны датчики DS18B20. Если они запитаны от сигнальной линии (режим паразитного питания), то во время тайм слота чтения 1-Wire шина будет удерживаться в нуле, если используется внешний источник питания, шина будет подтянута к единице. 

 

  Инициализация

  Микроконтроллер выдает команду skip rom

  Микроконтроллер выдает команду read power supply

  Микроконтроллер формирует тайм слот чтения и считывает состояние 1-Wire шины