一. 簡介
第八例啦,，本例將介紹如何通過FPGA采集DS18B20傳感器的溫度值,。
二. DS18B20簡介
通過原理圖可以看出，DS18B20溫度傳感器只有一條總線,，可想而知,，其結(jié)構(gòu)的簡單化，導(dǎo)致了其操作的復(fù)雜化。更多關(guān)于該傳感器的一些特性參數(shù),，以及性能指標(biāo),，可以詳細(xì)閱讀官網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)手冊。接下來主要講解怎樣使用它,。
三. 初始化
從圖中可以看出,，首先得由我們FPGA將總線拉低，時(shí)間為480us以上
FPGA釋放總線后,，再等待一個(gè)15-60us
然后會(huì)由DS18B20將總線拉低,，時(shí)間為60-240us
最后DS18B20也會(huì)釋放總線，等待一定時(shí)間后（從圖中根據(jù)自己之前的時(shí)間可以算出）,，初始化完成
四. 寫
這里我們只看上面一行圖，前半部分對應(yīng)寫0的操作,，后半部分對應(yīng)著寫1的操作.
從圖中可以得出,，寫每一位的時(shí)鐘周期為60us，然后每一位之間的時(shí)間間隔至少為1us
寫的時(shí)候,，先FPGA拉低總線15us,，告知DS18B20要接收數(shù)據(jù)了，然后的45us里面根據(jù)數(shù)據(jù)是0還是1,，決定FPGA是將數(shù)據(jù)線拉低還是拉高
完了之后,，F(xiàn)PAG釋放總線，完成一位的數(shù)據(jù)寫入
此外每寫入一個(gè)字節(jié)后,，最好等待50us的時(shí)間,，再寫下一個(gè)字節(jié)
五. 讀
在第三節(jié)的那個(gè)圖的第二行中，有完整的讀操作時(shí)序可以看到,，讀寫的周期數(shù)和每位之間的間隔數(shù)完全相同,，只是對應(yīng)的操作稍有變化，但變化不大,，先簡要的說明一下
前15us為真正的讀取操作,，后面的45us可以不用管，F(xiàn)PGA直接釋放總線
讀取數(shù)據(jù)在前面的15us內(nèi)完成,，具體怎樣可以看下面的這張圖
FPGA先將總線拉低一個(gè)T_INT時(shí)間,，可以定為1.5us
然后FPGA釋放總線，等待一個(gè)T_RC時(shí)間,，也可以定為1.5us
最后,，在接下來的時(shí)間點(diǎn)，進(jìn)行采樣讀取數(shù)據(jù)
讀取數(shù)據(jù)的操作在此就完成了,。
六. 讀出數(shù)據(jù)的格式
最后再對數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行介紹一下
從圖中可以看到,，一個(gè)溫度數(shù)據(jù)是16位的
在Figure2中可以看到每一位下對應(yīng)著的含義，S表示符號(hào)位，1為負(fù)數(shù),，0為正數(shù)
在Table1中,，可以看到一些溫度值，對應(yīng)著的二進(jìn)制是怎樣表示的,，下面舉例說明一下
+0.5 0000_0000_0000_1000 = 1/2 = 0.5
-0.5 1111_1111_1111_1000 = 0000_0000_0000_0111 + 1
= 0000_0000_0000_1000
= -0.5
負(fù)數(shù)在這里面是存儲(chǔ)的補(bǔ)碼,，先要取反，然后加一,，最后添負(fù)號(hào)
七. 程序
剛開始的時(shí)候,，可以參考C51編寫的代碼來寫Verilog的代碼，這樣可以很快的知道編寫的流程是怎樣的,，以及狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)有那些和一些注意事項(xiàng)
通過下面的C語言讀取溫度的過程,，可以看知道讀取溫度的具體步驟
先啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，由于溫度轉(zhuǎn)換需要一點(diǎn)時(shí)間,，所以需要一點(diǎn)等待,，然后再進(jìn)行讀溫度寄存器的命令，然后是讀取溫度了,，最后通過上面的Figure2圖進(jìn)行裝換,。
Verilog程序的狀態(tài)機(jī)如下圖，可以與上面的C程序很好的對應(yīng)起來
給出Signal Top抓取的信號(hào)圖
最后在開發(fā)板上的效果如下圖
就不進(jìn)行仿真了啦!
需要完整代碼的可以在公眾號(hào)FPGA之旅中回復(fù) ：FPGA之旅設(shè)計(jì)99例之第八例
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電子技術(shù)應(yīng)用專欄作家 FPGA之旅
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