DS18B20驱动编程

1.通过查询原理图可知：

传输协议：
1.起始信号：

平时是高电平，芯片拉低电平480us，然后变高电平，对方设备收到信号后回应低电平，设备准备好后拉高电平。
2.传输数据
主控芯片发出八位数据选中DS18B20，再发出八位数据命令，让设备转换采集温度。延时等待转换完成
3.复位

发出起始信号，主控芯片发出八位数据选中DS18B20，再发出八位数据命令，读取设备上的数据。
4.设备模块发送8位数据+8位数据

写一位数据
写0：

主控拉低电平，提醒设备，主控芯片要发送数据了。30us后，设备读取引脚电平。
写1：

主控拉低电平，提醒设备，主控芯片要发送数据了。30us内主控芯片拉高电平，30us后，设备读取引脚电平。

读一位数据
读数据：

0

1
主控芯片至少拉低1us，通知设备，设备会马上设置引脚，发送0则会拉低电平，发送1则拉高电平，主控芯片在15us后读取电平。

驱动程序步骤：

#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <asm/current.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/version.h>static int major;
static struct class *ds18b20_class;
static struct gpio_desc *ds18b20_data_pin;
static int irq;
static int ds18b20_data = 0;
static wait_queue_head_t ds18b20_wq;void ds18b20_delay_us(int us)
{u64 pre,last;pre = ktime_get_boot_ns();while(1){last = ktime_get_boot_ns();if(last-pre>=us*1000){break;}}
}int ds18b20_wait_for_ack(void)
{int timeout_count = 500;/*如果是高电平，等待*/while(gpiod_get_value(ds18b20_data_pin) && --timeout_count){udelay(1);}if(!timeout_count){return -1;}/*此时为低电平，是ds18b20发出的回应信号，等待变为高电平*/timeout_count = 500;while(!gpiod_get_value(ds18b20_data_pin) && --timeout_count){udelay(1);}if(!timeout_count){return -1;}return 0;/*此时成功*/}
static int ds18b20_reset(void)
{int ret;/*1.发出低电平脉冲*/gpiod_direction_output(ds18b20_data_pin,0);/*2.维持480us*/ds18b20_delay_us(480);/*因为udelay不准，需要用到ktime*//*设置为输入模式*/ret = gpiod_direction_input(ds18b20_data_pin);if(ds18b20_wait_for_ack())/*设置超时时间，当没有设备时，返回非零值*/{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return -1;}elsereturn 0;
}
static void ds18b20_write_byte(unsigned char data)
{/*优先传输最低位*/int i;for(i = 0;i<8;i++){if(data & (1<<i)){/*输出1*/  gpiod_direction_output(ds18b20_data_pin,0);ds18b20_delay_us(2);/*设置为输入引脚,由于有上拉电阻，引脚默认为高电平*/gpiod_direction_input(ds18b20_data_pin);ds18b20_delay_us(60);}else{/*输出0*/gpiod_direction_output(ds18b20_data_pin,0);ds18b20_delay_us(60);/*设置为输入引脚,由于有上拉电阻，引脚默认为高电平*/gpiod_direction_input(ds18b20_data_pin);ds18b20_delay_us(2);}}
}unsigned char ds18b20_read_byte(void)
{unsigned char data =0;int i;for(i = 0;i<8;i++){/*设置输入引脚*/gpiod_direction_output(ds18b20_data_pin,0);    ds18b20_delay_us(2);/* 设置为输入 */gpiod_direction_input(ds18b20_data_pin);/* 7us之后读引脚 */ds18b20_delay_us(7);if(gpiod_get_value(ds18b20_data_pin)){data|=(1<<i);}/*读取到数据后等待60us*/    ds18b20_delay_us(60);}return data;
}/* 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体                   */
static ssize_t ds18b20_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{unsigned long flags;unsigned char tempL=0,tempH=0;unsigned int integer;unsigned char decimal1,decimal2,decimal;if (size != 5)return -EINVAL;local_irq_save(flags);    // 关中断if (ds18b20_reset()){gpiod_direction_output(ds18b20_data_pin, 1);local_irq_restore(flags);/*回复中断*/printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return -ENODEV;}ds18b20_write_byte(0xcc);//忽略rom指令，直接使用功能指令ds18b20_write_byte(0x44);//温度转换指令gpiod_direction_output(ds18b20_data_pin, 1);/*设置回输出引脚，保持高电平*/local_irq_restore(flags);//让出cpu资源/*使用schedule_timeout函数时要先设置当前线程的状态，否则不起效果*/set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);schedule_timeout(HZ);//等待转换，延时1s()local_irq_save(flags);      // 关中断if (ds18b20_reset()){gpiod_direction_output(ds18b20_data_pin, 1);local_irq_restore(flags);/*回复中断*/printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return -ENODEV;}ds18b20_write_byte(0xcc);//忽略rom指令，直接使用功能指令ds18b20_write_byte(0xbe);//读暂存器中的数据tempL=ds18b20_read_byte();//读低八位温度tempH=ds18b20_read_byte();//读高八位温度if(tempH>0x7f)                                //最高位为1时温度是负{tempL    = ~tempL;                            //补码转换，取反加一tempH    = ~tempH+1;      integer  = tempL/16+tempH*16;               //整数部分decimal1 = (tempL&0x0f)*10/16;           //小数第一位decimal2 = (tempL&0x0f)*100/16%10;          //小数第二位decimal  = decimal1*10+decimal2;           //小数两位}else{integer  = tempL/16+tempH*16;                     //整数部分decimal1 = (tempL&0x0f)*10/16;                   //小数第一位decimal2 = (tempL&0x0f)*100/16%10;              //小数第二位decimal  = decimal1*10+decimal2;               //小数两位if(tempH>0x7f)                                 }local_irq_restore(flags);gpiod_direction_output(ds18b20_data_pin, 1);/*拷贝整数部分*/copy_to_user(buf,&integer,4);/*拷贝小数部分*/copy_to_user(buf+4,&decimal,1);return 5;
}static unsigned int ds18b20_drv_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{
//  printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
//  poll_wait(fp, &ds18b20_wait, wait);return 0;
}/* 定义自己的file_operations结构体                                              */
static struct file_operations ds18b20_fops = {.owner    = THIS_MODULE,.read    = ds18b20_drv_read,.poll    = ds18b20_drv_poll,
};/* 1. 从platform_device获得GPIO* 2. gpio=>irq* 3. request_irq*/
static int ds18b20_probe(struct platform_device *pdev)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);/* 1. 获得硬件信息 */ds18b20_data_pin = gpiod_get(&pdev->dev, NULL, GPIOD_OUT_HIGH );//irq = gpiod_to_irq(ds18b20_echo);//request_irq(irq, ds18b20_isr, IRQF_TRIGGER_RISING|IRQF_TRIGGER_FALLING, "ds18b20", NULL);/* 2. device_create */device_create(ds18b20_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "myds18b20");return 0;
}static int ds18b20_remove(struct platform_device *pdev)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);device_destroy(ds18b20_class, MKDEV(major, 0));gpiod_put(ds18b20_data_pin);return 0;
}static const struct of_device_id ask100_ds18b20[] = {{ .compatible = "100ask,ds18b20" },{ },
};/* 1. 定义platform_driver */
static struct platform_driver ds18b20_driver = {.probe      = ds18b20_probe,.remove     = ds18b20_remove,.driver     = {.name   = "100ask_ds18b20",.of_match_table = ask100_ds18b20,},
};/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init ds18b20_init(void)
{int err;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);/* 注册file_operations     */major = register_chrdev(0, "ds18b20", &ds18b20_fops);  ds18b20_class = class_create(THIS_MODULE, "ds18b20_class");if (IS_ERR(ds18b20_class)) {printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, "ds18b20");return PTR_ERR(ds18b20_class);}init_waitqueue_head(&ds18b20_wq);err = platform_driver_register(&ds18b20_driver); return err;
}/* 3. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数*     卸载platform_driver*/
static void __exit ds18b20_exit(void)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);platform_driver_unregister(&ds18b20_driver);class_destroy(ds18b20_class);unregister_chrdev(major, "ds18b20");
}/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */module_init(ds18b20_init);
module_exit(ds18b20_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

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