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Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) は DS18B20 を制御します

2024-07-12

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目次

概要

1 ソフトウェアとハ​​ードウェア

1.1 ソフトウェアおよびハードウェア環境情報

1.2 開発ボード情報

1.3 デバッガ情報

2 FSP と KEIL の構成

2.1 ハードウェアインターフェース回路

2.2 FSB は DS18B20 の IO を構成します

2.3 Keilプロジェクトファイルの生成

3 DS18B20ドライバーコード

3.1 DS18B20 の概要

3.2 DS18B20 ドライバーの実装

3.2.1 IOステータスの定義

3.2.2 IOステータス読み出し機能

3.2.3 その他の機能

4 試験手順

4.1 アプリケーションの設計

4.2 テスト

付属品5個

Renesas R7FA8D1BH (Cortex®-M85) は DS18B20 と ADC を制御して 2 ページのジャンプ機能を実現します

概要

この記事では主に、ルネサス R7FA8D1BH (Cortex®-M85) 向けに設計された包括的なアプリケーション ケースを紹介します。R7FA8D1BH の IO を適用して単一バス プロトコルを実装し、ds18b20 を駆動する機能を実現します。主に、温度値の読み取りと値のフォーマットが完了します。画面上のOLEDに表示します。温度データもシリアル ポート端子を介してシリアル ポート端子に送信されます。

1 ソフトウェアとハ​​ードウェア

1.1 ソフトウェアおよびハードウェア環境情報

ソフトウェアとハ​​ードウェアの情報バージョン情報
ルネサスMCU言語
ケイルMDK ARM 5.38
FSPバージョン5.3.0
デバッグツール：N32G45XVL-STBDAPリンク

1.2 開発ボード情報

著者はWildfire Yaoyang開発ボード_Renesas RA8を使用することにしました。このボードのメイン制御MCUはR7FA8D1BHECBDであり、7FA8D1BHECBDのコアはARM Contex-M85です。

1.3 デバッガ情報

R7FA8D1BHECBD チップの場合、使用されるコアは Cortex®-M85 コアであり、ST-LINK-V2 または J-LINK-V9 はダウンロードおよびデバッグ機能をサポートしていません。何度も試した結果、著者は次のことを発見しました。N32G45XVL-STBボードに付属の DAP-LINK を使用して、R7FA8D1BHECBD をダウンロードしてデバッグできます。

下の写真は、N32G45XVL-STB 開発ボードの物理的な写真です。

2 FSP と KEIL の構成

2.1 ハードウェアインターフェース回路

DS18B20 のインターフェイス回路は Yaoyang Development Board_Renesas RA8 上に設計されており、DS18B20 の DQ 制御信号として P809 インターフェイスを使用します。

2.2 FSB は DS18B20 の IO を構成します

P809 を共通 IO インターフェイスとして構成し、コード内で出力または IO の出力ステータスを動的に構成します。

2.3 Keilプロジェクトファイルの生成

FSPのパラメータ設定が完了したら、プロジェクトを生成できます。プロジェクト ファイルを開くと、その構造は次のとおりです。

ドライバー コードを実装するための ds18b20.c ファイルを作成します。

3 DS18B20ドライバーコード

3.1 DS18B20 の概要

DS18B20のタイミングや実装ロジックについては、前回の記事で著者が詳しく分析しているので、ここでは紹介しません。

DS18B20 アプリケーションノート_ds18b20 読み取りデータの波形 - CSDN ブログ

3.2 DS18B20 ドライバーの実装

3.2.1 IOステータスの定義

コードの 14 行目: ステップ遅延関数を定義します。

コードの 15 行目: ms ステップ遅延関数を定義します。

コードの 18 行目: DS18B20 の IO PIN を定義します。

コードの 21 行目: 入力ポートの設定

コードの 22 行目: 出力ポートの設定

コードの 24 行目: IO をローレベルに設定します。

コードの 25 行目: IO ハイレベルを設定します。

3.2.2 IOステータス読み出し機能

コードの 47 行目: 入力モードで IO のステータスを読み取ります。

3.2.3 その他の機能

機能: ds18b20Init、DS18B20 がオンラインかどうかを検出

関数: ds18b20BlockModeProcess。 DS18B20の値を読み取る

  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 試験手順

4.1 アプリケーションの設計

コードの 113 行目: ds18b20 の値を読み取ります。

コード 130 行目: ds18b20 の結果データを取得します。

コードの 131 行目: フォーマットされた表示データ

コードの 132 行目: OLED にデータを表示

4.2 テスト

コードをコンパイルしてボードにダウンロードすると、実行結果は次のようになります。

付属品5個

DS18B20ドライバーコード

1) ds18b20.c ファイルを作成し、次のコードを記述します。

  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) ds18b20.h ファイルを作成し、次のコードを記述します。

  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.

個人プロフィール

彼は 30 年以上テクノロジーの研究に専念しており、Java、linux、javascript、php、css などのさまざまな言語に堪能であり、オープンソース分野で多くの貢献を行っています。将来の参考のために技術開発におけるいくつかの問題を共有する開発者ドキュメント ステーション。

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