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Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) controlla DS18B20

2024-07-12

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Sommario

Panoramica

1 Software e hardware

1.1 Informazioni sull'ambiente software e hardware

1.2 Informazioni sulla scheda di sviluppo

1.3 Informazioni sul debugger

Configurazione 2 FSP e KEIL

2.1 Circuito di interfaccia hardware

2.2 FSB configura l'IO di DS18B20

2.3 Genera file di progetto Keil

3Codice driver DS18B20

3.1 Introduzione al DS18B20

3.2 Implementazione del driver DS18B20

3.2.1 Definizione dello stato IO

3.2.2 Funzione Leggi stato IO

3.2.3 Altre funzioni

4 Procedure di prova

4.1 Progettazione dell'applicazione

4.2 Test

5 accessori

Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) controlla DS18B20 e ADC per ottenere la funzione di salto di due pagine

Panoramica

Questo articolo introduce principalmente un caso applicativo completo progettato per Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85): applicazione dell'IO di R7FA8D1BH per implementare un singolo protocollo bus e realizzazione della funzione di pilotaggio ds18b20 Completa principalmente la lettura del valore della temperatura e la formattazione del valore visualizzazione sull'OLED sullo schermo. I dati sulla temperatura vengono inviati anche al terminale della porta seriale tramite il terminale della porta seriale.

1 Software e hardware

1.1 Informazioni sull'ambiente software e hardware

Informazioni su software e hardwareInformazioni sulla versione
MCU di RenesasRiferimenti
ChigliaBraccio MDK 5.38
Versione FSP5.3.0
Strumento di debug: N32G45XVL-STBCollegamento DAP

1.2 Informazioni sulla scheda di sviluppo

L'autore ha scelto di utilizzare la scheda di sviluppo Wildfire Yaoyang_Renesas RA8. L'MCU di controllo principale di questa scheda è R7FA8D1BHECBD e il nucleo di 7FA8D1BHECBD è ARM Contex-M85.

1.3 Informazioni sul debugger

Per il chip R7FA8D1BHECBD, il core utilizzato è Cortex®-M85 Core, ST-LINK-V2 o J-LINK-V9 non supporta le funzioni di download e debug.Dopo molti tentativi, l'autore lo ha scopertoN32G45XVL-STBIl DAP-LINK fornito con la scheda può scaricare ed eseguire il debug di R7FA8D1BHECBD.

L'immagine seguente è un'immagine fisica della scheda di sviluppo N32G45XVL-STB:

Configurazione 2 FSP e KEIL

2.1 Circuito di interfaccia hardware

Il circuito di interfaccia del DS18B20 è stato progettato sulla Yaoyang Development Board_Renesas RA8, che utilizza l'interfaccia P809 come segnale di controllo DQ del DS18B20.

2.2 FSB configura l'IO di DS18B20

Configurare P809 come interfaccia IO comune, quindi configurare dinamicamente l'uscita o lo stato di uscita dell'IO nel codice

2.3 Genera file di progetto Keil

Dopo aver completato la configurazione dei parametri di FSP, è possibile generare progetto. Apri il file di progetto, la sua struttura è la seguente:

Creare il file ds18b20.c per implementare il codice del driver

3Codice driver DS18B20

3.1 Introduzione al DS18B20

L'autore ha già analizzato in dettaglio le tempistiche e la logica di implementazione del DS18B20 nel suo precedente articolo, quindi non lo introdurrò qui.

Nota applicativa DS18B20_Forma d'onda dei dati di lettura ds18b20-Blog CSDN

3.2 Implementazione del driver DS18B20

3.2.1 Definizione dello stato IO

Riga 14 del codice: Definisci la funzione di ritardo del passo

Riga 15 del codice: Definire la funzione di ritardo del passo ms

Riga 18 del codice: definire il PIN IO di DS18B20

Riga 21 del codice: configurazione della porta di ingresso

Riga 22 del codice: configurazione della porta di uscita

Riga 24 del codice: imposta il livello IO basso

Riga 25 del codice: imposta il livello IO alto

3.2.2 Funzione Leggi stato IO

Riga 47 del codice: leggere lo stato di IO in modalità input

3.2.3 Altre funzioni

Funzione: ds18b20Init, rileva se DS18B20 è online

Funzione: ds18b20BlockModeProcess. Leggi il valore di 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 Procedure di prova

4.1 Progettazione dell'applicazione

Riga 113 del codice: leggi il valore di ds18b20

Riga 130 del codice: ottieni i dati dei risultati di ds18b20

Riga 131 del codice: dati di visualizzazione formattati

Riga 132 del codice: Visualizza i dati su OLED

4.2 Test

Compila il codice e scarica il codice sulla scheda. I risultati in esecuzione sono i seguenti:

5 accessori

Codice autista DS18B20

1) Crea il file ds18b20.c e scrivi il seguente codice

  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) Crea il file ds18b20.h e scrivi il seguente codice

  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.

Profilo personale

Si dedica alla ricerca tecnologica da più di 30 anni ed è esperto in vari linguaggi come Java, Linux, Javascript, php, css, ecc. Ha dato numerosi contributi nel campo dell'open source stazione di documentazione per gli sviluppatori per condividere alcuni problemi nello sviluppo della tecnologia per riferimento futuro

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