【microchip PolarFire SoC FPGA 套件】DS18B20 温度测量与串口传输

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【microchip PolarFire SoC FPGA 套件】DS18B20 温度测量与串口传输 [复制链接]

 

一、测评目标

本次测评旨在使用开发板连接DS18B20温度传感器（转接板自带上拉电阻，所以连接开发板就行了），实现温度测量功能，并将测量结果通过串口经USB转ttl传输到上位机。

二、实现思路

硬件连接

DS18B20传感器通过单总线协议与开发板连接，需要将DS18B20的数据引脚连接到开发板的一个GPIO引脚。同时，开发板的串口通过USB转ttl模块与上位机连接，以便将温度数据传输到上位机进行显示。

软件实现

1. DS18B20驱动：实现DS18B20的初始化、复位、读写操作，以及温度数据的读取和转换。
2. 串口通信：初始化串口，设置波特率、数据位、停止位等参数，将DS18B20读取的温度数据通过串口发送到上位机。
3. 主程序：在主循环中，周期性地读取DS18B20的温度数据，并将其通过串口发送出去。

三、代码实现

在实现过程中，尝试参考了仓库中的代码，可以参考仓库中的print_help 函数示例（polarfire-soc-bare-metal-examples/driver-examples/mss/mss-ethernet-mac/mpfs-mac-mcc-stack/src/application/hart0/e51.c 和 polarfire-soc-bare-metal-examples/driver-examples/mss/mss-ethernet-mac/mpfs-mac-simple-test-multi/src/application/hart0/e51.c）给了关于字符串格式化和打印输出的一些启发，让了解了如何使用 sprintf 和 PRINT_STRING 进行信息输出。

1. DS18B20部分驱动代码
   include "mpfs_hal/mss_hal.h"
   void ds18b20_reset(void) {
   MSS_GPIO_set_output(DS18B20_GPIO_PIN, 0);
   MSS_Delay(500);
   MSS_GPIO_set_output(DS18B20_GPIO_PIN, 1);
   MSS_Delay(60);
   if (MSS_GPIO_get_input(DS18B20_GPIO_PIN) == 0) {
   } else {
   }
   }
   void ds18b20_write_byte(uint8_t byte) {
   for (int i = 0; i < 8; i++) {
   if ((byte & 0x01) == 0x01) {
   MSS_GPIO_set_output(DS18B20_GPIO_PIN, 0);
   MSS_Delay(6);
   MSS_GPIO_set_output(DS18B20_GPIO_PIN, 1);
   MSS_Delay(64);
   } else {
   MSS_GPIO_set_output(DS18B20_GPIO_PIN, 0);
   MSS_Delay(60);
   MSS_GPIO_set_output(DS18B20_GPIO_PIN, 1);
   MSS_Delay(10);
   }
   byte >>= 1;
   }
   }
   uint8_t ds18b20_read_byte(void) {
   uint8_t byte = 0;
   for (int i = 0; i < 8; i++) {
   MSS_GPIO_set_output(DS18B20_GPIO_PIN, 0);
   MSS_Delay(6);
   MSS_GPIO_set_output(DS18B20_GPIO_PIN, 1);
   MSS_Delay(9);
   byte >>= 1;
   if (MSS_GPIO_get_input(DS18B20_GPIO_PIN) == 1) {
   byte |= 0x80;
   }
   MSS_Delay(55);
   }
   return byte;
   }
   float ds18b20_read_temperature(void) {
   ds18b20_reset();
   ds18b20_write_byte(0xCC);
   ds18b20_write_byte(0x44);
   MSS_Delay(750);
   ds18b20_reset();
   ds18b20_write_byte(0xCC);
   ds18b20_write_byte(0xBE);
   uint8_t low_byte = ds18b20_read_byte();
   uint8_t high_byte = ds18b20_read_byte();
   int16_t raw_temperature = (high_byte << 8) | low_byte;
   float temperature = (float)raw_temperature / 16.0;
   return temperature;
   }
2. 串口通信部分代码
   include "mpfs_hal/mss_hal.h"
   include "mss_uart.h"
   void uart_init(void) {
   MSS_UART_init(&g_mss_uart0, MSS_UART_115200_BAUD, MSS_UART_DATA_8_BITS | MSS_UART_NO_PARITY | MSS_UART_ONE_STOP_BIT);
   }
   void uart_send_string(const char str) {
   while (str) {
   MSS_UART_polled_tx(&g_mss_uart0, str++);
   }
   }
   void uart_send_float(float value) {
   char buffer[20];
   sprintf(buffer, "%.2f", value);
   uart_send_string(buffer);
   }
3. 主程序

include "mpfs_hal/mss_hal.h"

include "mss_uart.h"

include "ds18b20.h"

include "uart.h"

int main(void) {

uart_init();

while (1) {

float temperature = ds18b20_read_temperature();

uart_send_string("Temperature: ");

uart_send_float(temperature);

uart_send_string(" C\n");

MSS_Delay(1000);

}

return 0;

}

将传感器放入室温的水杯中，进行测试，等待一定时间后，查看打印。

四、遇到的问题及解决方法

1. DS18B20通信失败
   - 问题描述：在初始化或读取DS18B20数据时，无法得到正确的应答信号或读取到的数据错误。
   - 可能原因：硬件连接不稳定、时序问题、电源问题等。
   - 解决办法：首先检查了DS18B20的数据引脚和电源引脚，发现有一处引脚松动，重新连接后，仍未解决问题。接着，仔细研究DS18B20的时序要求，调整了复位和读写操作的延时时间，最终成功得到了正确的应答信号和数据。
2. 串口通信乱码
   - 问题描述：通过串口发送到上位机的数据显示为乱码。
   - 可能原因：波特率设置不一致、数据位或停止位设置错误、串口驱动问题等。
   - 解决办法：检查了开发板和上位机的串口设置，发现上位机的波特率设置与代码中不一致，将上位机的波特率调整为115200后，乱码问题得到解决。
3. 温度数据不准确

- 问题描述：读取到的DS18B20温度数据与实际温度相差较大。

- 可能原因：DS18B20校准问题、环境干扰等。

- 解决办法：尝试对DS18B20进行校准，根据实际情况调整温度转换公式，但仍存在一定误差。后续将进一步检查传感器周围的环境，避免干扰源，以提高温度数据的准确性。