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Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) steuert DS18B20

2024-07-12

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Inhaltsverzeichnis

Überblick

1 Software und Hardware

1.1 Informationen zur Software- und Hardwareumgebung

1.2 Informationen zur Entwicklungsplatine

1.3 Debugger-Informationen

2 FSP- und KEIL-Konfiguration

2.1 Hardware-Schnittstellenschaltung

2.2 FSB konfiguriert die E/A von DS18B20

2.3 Generieren Sie Keil-Projektdateien

3 DS18B20-Treibercode

3.1 Einführung in DS18B20

3.2 DS18B20-Treiberimplementierung

3.2.1 IO-Statusdefinition

3.2.2 Funktion „IO-Status lesen“.

3.2.3 Weitere Funktionen

4 Testverfahren

4.1 Anwendungsdesign

4.2 Testen

5 Zubehörteile

Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) steuert DS18B20 und ADC, um die Sprungfunktion von zwei Seiten zu erreichen

Überblick

In diesem Artikel wird hauptsächlich ein umfassender Anwendungsfall vorgestellt, der für Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) entwickelt wurde: Anwenden der E/A von R7FA8D1BH, um ein einzelnes Busprotokoll zu implementieren und die Funktion des Ansteuerns von ds18b20 zu realisieren Anzeige auf der OLED auf dem Bildschirm. Die Temperaturdaten werden auch über das serielle Port-Terminal an das serielle Port-Terminal gesendet.

1 Software und Hardware

1.1 Informationen zur Software- und Hardwareumgebung

Informationen zu Software und HardwareVersionsinformation
Renesas MCUR7FA8D1BH
KeilMDK ARM 5.38
FSP-Version5.3.0
Debugging-Tool: N32G45XVL-STBDAP-LINK

1.2 Informationen zur Entwicklungsplatine

Der Autor hat sich für die Verwendung des Wildfire Yaoyang-Entwicklungsboards_Renesas RA8 entschieden. Der Hauptsteuer-MCU dieses Boards ist R7FA8D1BHECBD, und der Kern von 7FA8D1BHECBD ist ARM Contex-M85.

1.3 Debugger-Informationen

Für den R7FA8D1BHECBD-Chip wird als Kern Cortex®-M85 Core verwendet. ST-LINK-V2 oder J-LINK-V9 unterstützen keine Download- und Debugging-Funktionen.Nach vielen Versuchen hat der Autor das herausgefundenN32G45XVL-STBDer mit dem Board gelieferte DAP-LINK kann R7FA8D1BHECBD herunterladen und debuggen.

Das Bild unten ist ein physisches Bild des N32G45XVL-STB-Entwicklungsboards:

2 FSP- und KEIL-Konfiguration

2.1 Hardware-Schnittstellenschaltung

Die Schnittstellenschaltung des DS18B20 wurde auf dem Yaoyang Development Board_Renesas RA8 entwickelt, das die P809-Schnittstelle als DQ-Steuersignal des DS18B20 verwendet.

2.2 FSB konfiguriert die E/A von DS18B20

Konfigurieren Sie P809 als gemeinsame E/A-Schnittstelle und konfigurieren Sie dann die Ausgabe oder den Ausgabestatus der E/A im Code dynamisch

2.3 Generieren Sie Keil-Projektdateien

Nachdem Sie die Parameterkonfiguration von FSP abgeschlossen haben, können Sie ein Projekt generieren. Öffnen Sie die Projektdatei. Ihre Struktur ist wie folgt:

Erstellen Sie die Datei ds18b20.c, um den Treibercode zu implementieren

3 DS18B20-Treibercode

3.1 Einführung in DS18B20

Der Autor hat das Timing und die Implementierungslogik von DS18B20 bereits in seinem vorherigen Artikel ausführlich analysiert, daher werde ich sie hier nicht vorstellen.

DS18B20-Anwendungshinweis_Wellenform des DS18B20-Lesedaten-CSDN-Blogs

3.2 DS18B20-Treiberimplementierung

3.2.1 IO-Statusdefinition

Zeile 14 des Codes: Definieren Sie unsere Schrittverzögerungsfunktion

Zeile 15 des Codes: Definieren Sie die ms-Schrittverzögerungsfunktion

Zeile 18 des Codes: Definieren Sie die IO-PIN von DS18B20

Zeile 21 des Codes: Konfiguration des Eingabeports

Zeile 22 des Codes: Konfiguration des Ausgabeports

Zeile 24 des Codes: E/A-Low-Pegel einstellen

Zeile 25 des Codes: IO-Pegel auf High setzen

3.2.2 Funktion „IO-Status lesen“.

Zeile 47 des Codes: Lesen Sie den Status von IO im Eingabemodus

3.2.3 Weitere Funktionen

Funktion: ds18b20Init, erkennt, ob DS18B20 online ist

Funktion: ds18b20BlockModeProcess. Lesen Sie den Wert von DS18B20

  1. /**
  2.   * @brief  reset DS18B20
  3.   * @note   if reset ds18b20 sucess, the return value is TRUE
  4.   * @param  None
  5.   * @retval True or Flalse
  6.   */
  7. static uint8_t ds18b20Init( void )
  8. {
  9.     uint16_t tempCnt = 0;
  10.     bsp_io_level_t status;
  11.    
  12.     // Set PIN mode output
  13.     DS_Mode_Out_PP();
  14.     
  15.     // Master pin is high 
  16.     DQ_SET_HIGH;
  17.     timeDelayUS(10);
  18.     
  19.     // Master pin is low 
  20.     DQ_SET_LOW;
  21.     // wait for 600 us 
  22.     timeDelayUS(750);
  23.     
  24.     // Set PIN mode input
  25.     DS_Mode_IN_PUT();
  26.     
  27.     while(1)
  28.     {
  29.         status = DQ_RAD_PIN();
  30.         if( status == 0)
  31.         {
  32.             tempCnt = 0;
  33.             return TRUE;
  34.         }
  35.         else
  36.         {
  37.           timeDelayUS(1);
  38.           tempCnt++;
  39.           if( tempCnt > 480 )
  40.               return FALSE;
  41.         }
  42.     }
  43. }
  44.  
  45.  
  46. static uint8_t readBit( void )
  47. {
  48.     uint8_t readCnt = 2;
  49.     uint8_t bitVal = 1;
  50.  
  51.     DQ_SET_LOW;
  52.     timeDelayUS(3);
  53.     DQ_SET_HIGH;
  54.     
  55.     timeDelayUS(5); // 15 us 
  56.     
  57.     while(readCnt-- )
  58.     {
  59.         //read DQ value 
  60.         if( DQ_RAD_PIN() == 0)
  61.         {
  62.            bitVal = 0;
  63.         }
  64.         timeDelayUS(2);  // 15 us 
  65.     }
  66.     
  67.     timeDelayUS(30);      // 15 us 
  68.  
  69.     return  bitVal;
  70. }
  71.  
  72. static uint8_t ds18b20ReadByte( void )
  73. {
  74.    uint8_t byteVal = 0;
  75.     
  76.    for ( uint8_t i = 0; i < 8; i++ )
  77.    {
  78.         byteVal >>= 1;
  79.        
  80.         uint8_t bitVal = readBit(); 
  81.         if( bitVal > 0)
  82.         {
  83.             byteVal |= 0x80;
  84.         }
  85.     }
  86.    
  87.     return  byteVal;
  88. }
  89.  
  90.  
  91. /**
  92.   * @brief  write one byte to DS18B20
  93.   * @note   
  94.   * @param  byte: the data that is sended to ds18b20
  95.   * @retval None
  96.   */
  97. void ds18b20WriteByte( uint8_t byte)
  98. {
  99.     unsigned char k;
  100.     
  101.     // Set PIN mode output
  102.     DS_Mode_Out_PP();
  103.     
  104.     for ( k = 0; k < 8; k++ )
  105.     {
  106.         if (byte & (1<<k))
  107.         {
  108.             DQ_SET_LOW;
  109.             timeDelayUS(2); 
  110.  
  111.             DQ_SET_HIGH;
  112.             timeDelayUS(65); 
  113.         }
  114.         else
  115.         {
  116.             DQ_SET_LOW;
  117.             timeDelayUS(65); 
  118.  
  119.             DQ_SET_HIGH;
  120.             timeDelayUS(2); 
  121.         }
  122.     }
  123. }
  124.  
  125. uint8_t ds18b20BlockModeProcess( void )
  126. {
  127.     uint16_t tempValue;
  128.     uint8_t tempL, tempH;
  129.  
  130.     if (ds18b20Init() == FALSE)
  131.     {
  132.         return FALSE;
  133.     }
  134.  
  135.     // wait for 600 us 
  136.     timeDelayUS(600);
  137.     
  138.     ds18b20WriteByte(0xcc);
  139.     ds18b20WriteByte(0x44);  // start convert temperature 
  140.  
  141.     if (ds18b20Init() == FALSE)
  142.     {
  143.         return FALSE;
  144.     }
  145.     // wait for 600 us 
  146.     timeDelayUS(600);
  147.  
  148.     ds18b20WriteByte(0xcc);
  149.     ds18b20WriteByte(0xbe);  // read temperature data register
  150.  
  151.     tempL = ds18b20ReadByte();
  152.     tempH = ds18b20ReadByte();
  153.     
  154.     if (tempH > 0x7f) 
  155.     {
  156.         tempL    = ~tempL;
  157.         tempH    = ~tempH+1; 
  158.         st_ds1b20val.sign = 1;
  159.     }
  160.  
  161.     tempValue = (uint16_t)((tempH << 8) | tempL);
  162.  
  163.     st_ds1b20val.temperatureVal = (float)(tempValue * 0.0625);
  164.     
  165.     return TRUE;
  166. }
  167.  
  168.  
  169. // NO blocking mode operate ds18b20 
  170. uint8_t ds18b20NoBlockingProcess( void )
  171. {
  172.     uint16_t tempValue;
  173.     static uint16_t waitCnt = 0;
  174.     uint8_t tempL, tempH;
  175.     static  uint8_t runState = 0;
  176.     
  177.     switch( runState )
  178.     {
  179.         default:
  180.         case INIT_DQ:
  181.             if (ds18b20Init() == FALSE)
  182.             {
  183.                 return FALSE;
  184.             }
  185.             runState = WAIT_READY;
  186.             break;
  187.             
  188.         case WAIT_READY:
  189.             timeDelayUS(2);       // IDEL 
  190.             runState = SKIDROM_CMD;
  191.             break;
  192.            
  193.        case SKIDROM_CMD:
  194.             ds18b20WriteByte(0xcc);
  195.             ds18b20WriteByte(0x44);  // begin to convert temperature data
  196.             waitCnt = 0;
  197.             runState = WAIT_CONVERT;
  198.             break;
  199.        
  200.        case WAIT_CONVERT:
  201.            waitCnt++;
  202.            if( waitCnt > WAIT_CNT_CONVERT)
  203.            {
  204.                waitCnt = 0;
  205.                runState = RESET_CMD;
  206.            }
  207.            break;
  208.         
  209.         case RESET_CMD:
  210.             if (ds18b20Init() == FALSE)
  211.             {
  212.                 return FALSE;
  213.             }
  214.             runState = WAIT_DATA_READY;
  215.             break;
  216.             
  217.         case WAIT_DATA_READY: 
  218.             timeDelayUS(2);     // IDEL 
  219.             runState = READ_CMD;
  220.             break;
  221.             
  222.         case READ_CMD:
  223.             ds18b20WriteByte(0xcc);
  224.             ds18b20WriteByte(0xbe);  // read temperature data register
  225.             runState = GET_VALUE;
  226.             break;
  227.             
  228.         case GET_VALUE:
  229.  
  230.             tempL = ds18b20ReadByte();
  231.             tempH = ds18b20ReadByte();
  232.  
  233.             if (tempH > 0x7f) 
  234.             {
  235.                 tempL    = ~tempL;
  236.                 tempH    = ~tempH+1; 
  237.                 st_ds1b20val.sign = 1;
  238.             }
  239.  
  240.             tempValue = (uint16_t)((tempH << 8) | tempL);
  241.  
  242.             st_ds1b20val.temperatureVal = (float)(tempValue * 0.0625);
  243.             runState = INIT_DQ;
  244.             return TRUE;
  245.     }
  246.     
  247.     return FALSE;
  248. }

4 Testverfahren

4.1 Anwendungsdesign

Zeile 113 des Codes: Lesen Sie den Wert von ds18b20

Codezeile 130: Erhalten Sie die Ergebnisdaten von ds18b20

Zeile 131 des Codes: Formatierte Anzeigedaten

Zeile 132 des Codes: Daten auf OLED anzeigen

4.2 Testen

Kompilieren Sie den Code und laden Sie ihn auf das Board herunter. Die laufenden Ergebnisse sind wie folgt:

5 Zubehörteile

DS18B20-Treibercode

1) Erstellen Sie die Datei ds18b20.c und schreiben Sie den folgenden Code

  1.  /*
  2.  FILE NAME  :  ds18b20.c
  3.  Description:  user ds18b20 interface 
  4.  Author     :  [email protected]
  5.  Date       :  2024/06/03
  6.  */
  7. #include "ds18b20.h" 
  8. #include "hal_data.h"
  9.  
  10. typedef enum{
  11.   INPUT = 0,
  12.   OUTPUT = 1,
  13. }IO_TYPE;
  14.  
  15. typedef enum{
  16.   FALSE = 0,
  17.   TRUE = 1,
  18. }RETURN_RESULT;
  19.  
  20. typedef enum{
  21.    INIT_DQ = 0,
  22.    WAIT_READY,
  23.    SKIDROM_CMD,
  24.     
  25.    WAIT_CONVERT,
  26.    RESET_CMD,
  27.    READ_CMD,
  28.  
  29.    WAIT_DATA_READY,
  30.    GET_VALUE,
  31.    IDLE_NULL
  32. }RUN_STATE;
  33.  
  34. ds18b20Struc st_ds1b20val;
  35.  
  36.  
  37. ds18b20Struc get_ds18b20_value( void )
  38. {
  39.     return st_ds1b20val;
  40. }
  41.  
  42. static bsp_io_level_t DQ_RAD_PIN(void)
  43. {
  44.     bsp_io_level_t state;
  45.  
  46.     // READ io
  47.     R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, &state);
  48.     
  49.     return state;
  50. }
  51.  
  52. /**
  53.   * @brief  reset DS18B20
  54.   * @note   if reset ds18b20 sucess, the return value is TRUE
  55.   * @param  None
  56.   * @retval True or Flalse
  57.   */
  58. static uint8_t ds18b20Init( void )
  59. {
  60.     uint16_t tempCnt = 0;
  61.     bsp_io_level_t status;
  62.    
  63.     // Set PIN mode output
  64.     DS_Mode_Out_PP();
  65.     
  66.     // Master pin is high 
  67.     DQ_SET_HIGH;
  68.     timeDelayUS(10);
  69.     
  70.     // Master pin is low 
  71.     DQ_SET_LOW;
  72.     // wait for 600 us 
  73.     timeDelayUS(750);
  74.     
  75.     // Set PIN mode input
  76.     DS_Mode_IN_PUT();
  77.     
  78.     while(1)
  79.     {
  80.         status = DQ_RAD_PIN();
  81.         if( status == 0)
  82.         {
  83.             tempCnt = 0;
  84.             return TRUE;
  85.         }
  86.         else
  87.         {
  88.           timeDelayUS(1);
  89.           tempCnt++;
  90.           if( tempCnt > 480 )
  91.               return FALSE;
  92.         }
  93.     }
  94. }
  95.  
  96.  
  97. static uint8_t readBit( void )
  98. {
  99.     uint8_t readCnt = 2;
  100.     uint8_t bitVal = 1;
  101.  
  102.     DQ_SET_LOW;
  103.     timeDelayUS(3);
  104.     DQ_SET_HIGH;
  105.     
  106.     timeDelayUS(5); // 15 us 
  107.     
  108.     while(readCnt-- )
  109.     {
  110.         //read DQ value 
  111.         if( DQ_RAD_PIN() == 0)
  112.         {
  113.            bitVal = 0;
  114.         }
  115.         timeDelayUS(2);  // 15 us 
  116.     }
  117.     
  118.     timeDelayUS(30);      // 15 us 
  119.  
  120.     return  bitVal;
  121. }
  122.  
  123. static uint8_t ds18b20ReadByte( void )
  124. {
  125.    uint8_t byteVal = 0;
  126.     
  127.    for ( uint8_t i = 0; i < 8; i++ )
  128.    {
  129.         byteVal >>= 1;
  130.        
  131.         uint8_t bitVal = readBit(); 
  132.         if( bitVal > 0)
  133.         {
  134.             byteVal |= 0x80;
  135.         }
  136.     }
  137.    
  138.     return  byteVal;
  139. }
  140.  
  141.  
  142. /**
  143.   * @brief  write one byte to DS18B20
  144.   * @note   
  145.   * @param  byte: the data that is sended to ds18b20
  146.   * @retval None
  147.   */
  148. void ds18b20WriteByte( uint8_t byte)
  149. {
  150.     unsigned char k;
  151.     
  152.     // Set PIN mode output
  153.     DS_Mode_Out_PP();
  154.     
  155.     for ( k = 0; k < 8; k++ )
  156.     {
  157.         if (byte & (1<<k))
  158.         {
  159.             DQ_SET_LOW;
  160.             timeDelayUS(2); 
  161.  
  162.             DQ_SET_HIGH;
  163.             timeDelayUS(65); 
  164.         }
  165.         else
  166.         {
  167.             DQ_SET_LOW;
  168.             timeDelayUS(65); 
  169.  
  170.             DQ_SET_HIGH;
  171.             timeDelayUS(2); 
  172.         }
  173.     }
  174. }
  175.  
  176. uint8_t ds18b20BlockModeProcess( void )
  177. {
  178.     uint16_t tempValue;
  179.     uint8_t tempL, tempH;
  180.  
  181.     if (ds18b20Init() == FALSE)
  182.     {
  183.         return FALSE;
  184.     }
  185.  
  186.     // wait for 600 us 
  187.     timeDelayUS(600);
  188.     
  189.     ds18b20WriteByte(0xcc);
  190.     ds18b20WriteByte(0x44);  // start convert temperature 
  191.  
  192.     if (ds18b20Init() == FALSE)
  193.     {
  194.         return FALSE;
  195.     }
  196.     // wait for 600 us 
  197.     timeDelayUS(600);
  198.  
  199.     ds18b20WriteByte(0xcc);
  200.     ds18b20WriteByte(0xbe);  // read temperature data register
  201.  
  202.     tempL = ds18b20ReadByte();
  203.     tempH = ds18b20ReadByte();
  204.     
  205.     if (tempH > 0x7f) 
  206.     {
  207.         tempL    = ~tempL;
  208.         tempH    = ~tempH+1; 
  209.         st_ds1b20val.sign = 1;
  210.     }
  211.  
  212.     tempValue = (uint16_t)((tempH << 8) | tempL);
  213.  
  214.     st_ds1b20val.temperatureVal = (float)(tempValue * 0.0625);
  215.     
  216.     return TRUE;
  217. }
  218.  
  219.  
  220. // NO blocking mode operate ds18b20 
  221. uint8_t ds18b20NoBlockingProcess( void )
  222. {
  223.     uint16_t tempValue;
  224.     static uint16_t waitCnt = 0;
  225.     uint8_t tempL, tempH;
  226.     static  uint8_t runState = 0;
  227.     
  228.     switch( runState )
  229.     {
  230.         default:
  231.         case INIT_DQ:
  232.             if (ds18b20Init() == FALSE)
  233.             {
  234.                 return FALSE;
  235.             }
  236.             runState = WAIT_READY;
  237.             break;
  238.             
  239.         case WAIT_READY:
  240.             timeDelayUS(2);       // IDEL 
  241.             runState = SKIDROM_CMD;
  242.             break;
  243.            
  244.        case SKIDROM_CMD:
  245.             ds18b20WriteByte(0xcc);
  246.             ds18b20WriteByte(0x44);  // begin to convert temperature data
  247.             waitCnt = 0;
  248.             runState = WAIT_CONVERT;
  249.             break;
  250.        
  251.        case WAIT_CONVERT:
  252.            waitCnt++;
  253.            if( waitCnt > WAIT_CNT_CONVERT)
  254.            {
  255.                waitCnt = 0;
  256.                runState = RESET_CMD;
  257.            }
  258.            break;
  259.         
  260.         case RESET_CMD:
  261.             if (ds18b20Init() == FALSE)
  262.             {
  263.                 return FALSE;
  264.             }
  265.             runState = WAIT_DATA_READY;
  266.             break;
  267.             
  268.         case WAIT_DATA_READY: 
  269.             timeDelayUS(2);     // IDEL 
  270.             runState = READ_CMD;
  271.             break;
  272.             
  273.         case READ_CMD:
  274.             ds18b20WriteByte(0xcc);
  275.             ds18b20WriteByte(0xbe);  // read temperature data register
  276.             runState = GET_VALUE;
  277.             break;
  278.             
  279.         case GET_VALUE:
  280.  
  281.             tempL = ds18b20ReadByte();
  282.             tempH = ds18b20ReadByte();
  283.  
  284.             if (tempH > 0x7f) 
  285.             {
  286.                 tempL    = ~tempL;
  287.                 tempH    = ~tempH+1; 
  288.                 st_ds1b20val.sign = 1;
  289.             }
  290.  
  291.             tempValue = (uint16_t)((tempH << 8) | tempL);
  292.  
  293.             st_ds1b20val.temperatureVal = (float)(tempValue * 0.0625);
  294.             runState = INIT_DQ;
  295.             return TRUE;
  296.     }
  297.     
  298.     return FALSE;
  299. }
  300.  
  301.  
  302.  
  303. /* End of this file */

2) Erstellen Sie die Datei ds18b20.h und schreiben Sie den folgenden Code

  1. /*
  2.     FILE NAME  :  ds18b20.h
  3.     Description:  user ds18b20 interface 
  4.     Author     :  [email protected]
  5.     Date       :  2024/06/03
  6. */
  7. #ifndef DS18B20_H
  8. #define DS18B20_H
  9. #include "hal_data.h"
  10.  
  11.  
  12. #define WAIT_CNT_CONVERT     500 
  13.  
  14. #define timeDelayUS(us)      R_BSP_SoftwareDelay(us, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
  15. #define DS_DELAY_MS(ms)      R_BSP_SoftwareDelay(ms, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
  16.  
  17.  
  18. #define DS_IO_PORT_PIN       BSP_IO_PORT_08_PIN_09
  19.  
  20.  
  21. #define DS_Mode_IN_PUT()     R_IOPORT_PinCfg(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_INPUT)
  22. #define DS_Mode_Out_PP()     R_IOPORT_PinCfg(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_OUTPUT)
  23.  
  24. #define DQ_SET_LOW           R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, BSP_IO_LEVEL_LOW)
  25. #define DQ_SET_HIGH          R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, DS_IO_PORT_PIN, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
  26.  
  27.  
  28. typedef struct{
  29.     float  temperatureVal; 
  30.     bool sign;
  31. }ds18b20Struc;
  32.  
  33. uint8_t ds18b20BlockModeProcess( void );
  34. ds18b20Struc get_ds18b20_value( void );
  35.  
  36.  
  37. #endif   /* DS18B20_H */
  38.  
  39.

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Er widmet sich seit mehr als 30 Jahren der Technologieforschung und beherrscht verschiedene Sprachen wie Java, Linux, Javascript, PHP, CSS usw. Er hat viele Beiträge im Open-Source-Bereich geleistet, Entwicklerdokumentationsstation, um einige Themen in der Technologieentwicklung als zukünftige Referenz zu teilen

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