本篇详细的记录了如何使用STM32CubeMX配置 STM32103RET6 的硬件GPIO外设读取温度传感器DS18B20的数据。

1. 准备工作

硬件准备

开发板
首先需要准备一个开发板，这里我准备的是一个工业DTU，主控芯片为STM32103RBT6。

DS18B20
DTU开发板板载一颗DS18B20温度传感器。

3. 使用STM32CubeMX生成工程

选择芯片型号

打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：

搜索并选中芯片STM32F103RET6:

配置时钟源

如果选择使用外部高速时钟（HSE），则需要在System Core中配置RCC；
如果使用默认内部时钟（HSI），这一步可以略过；

这里我都使用外部时钟：

配置调试选项

STM32CubMX配置默认没有开启调试选项，需要手动开启：

配置串口

开发板板载了一个CH340换串口，连接到USART1，可用于日志打印：

接下来开始配置USART1：

配置DS18B20通信GPIO

查看开发板原理图，找到与DS18B20通信的GPIO：

配置PA1引脚：

配置时钟树

STM32F103RET6的最高主频到72M，使HCLK = 72Mhz即可：

生成工程设置

代码生成设置

最后设置生成独立的初始化文件：

生成代码

点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：

3. 重定向printf到串口1

在usart.c文件末尾添加重定向代码：


#if 1
#include <stdio.h>

int fputc(int ch, FILE *stream)
{
    
    while((USART1->SR & 0x40) == 0);

    
    USART1->DR = (uint8_t) ch;

    return ch;
}
#endif

详细说明请参考文章：STM32CubeMX_09 | 重定向printf函数到串口输出的多种方法。

4. 编写DS18B20驱动代码

4.1. STM32微妙级延时函数

DS18B20是单总线驱动，所以需要精确的us级延时函数，参考文章：

一种Cortex-M内核中的精确延时方法

4.2. DS18B20底层操作函数封装

主要包括：

GPIO输出模式配置
GPIO输出高电平
GPIO输出低电平
GPIO输入模式配置
GPIO读取输入
us级延时函数

在ds18b20.h中编写代码，使用宏来封装，便于驱动移植：

#include "stm32f1xx.h"
#include "core_delay/core_delay.h"


#define DS18B20_GPIO_PORT GPIOA
#define DS18B20_GPIO_PIN GPIO_PIN_1


#define DS18B20_OutPut_Mode() {DS18B20_GPIO_PORT->CRL &= 0x0FFFFFFF;DS18B20_GPIO_PORT->CRL |= 0x30000000;}
#define DS18B20_InPut_Mode() {DS18B20_GPIO_PORT->CRL &= 0x0FFFFFFF;DS18B20_GPIO_PORT->CRL |= 0x80000000;}


#define DS18B20_Out(n) (n?HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN,GPIO_PIN_SET):HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN,GPIO_PIN_RESET))
#define DS18B20_In() HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN)


#define DS18B20_Delay_us(n) CPU_TS_Tmr_Delay_US(n)

4.3. DS18B20操作时序实现

DS18B20主要有几个操作时序，在ds18b20.c中实现：

① 复位信号：

实现代码如下：


static void DS18B20_Send_Reset_Single(void)
{
	DS18B20_OutPut_Mode();
    
    
	DS18B20_Out(0);
	DS18B20_Delay_us(750);
    
    
	DS18B20_Out(1);
	DS18B20_Delay_us(15);
}


static uint8_t DS18B20_Check_Ready_Single(void)
{
	uint8_t cnt = 0;
    
	
	DS18B20_InPut_Mode();
    
    //等待DS18B20 拉低总线 （60~240 us 响应复位信号）
	while (DS18B20_In() && cnt < 240) {
		DS18B20_Delay_us(1);
		cnt++;
	}
    
	if (cnt > 240) {
        return 1;
    }
    
		
	cnt = 0;
	DS18B20_InPut_Mode();
    
    //判断DS18B20是否释放总线（60~240 us 响应复位信号之后会释放总线）
	while ((!DS18B20_In()) && cnt<240) {
		DS18B20_Delay_us(1);
		cnt++;
	}
    
	if (cnt > 240) {
        return 2;
    } else {
        return 0;
    }
}


static uint8_t DS18B20_Check_Device(void)
{
    
	DS18B20_Send_Reset_Single();
    
    
	return DS18B20_Check_Ready_Single();
}


void DS18B20_Init(void)
{
	
    //在main函数中已经初始化，不需要再次重复。

	
	switch (DS18B20_Check_Device()) {
		case 0:	
            printf("DS18B20_Init OK!\n");
            break;
		case 1:
            printf("DS18B20设备响应复位信号失败！\n");
            break;
		case 2:
            printf("DS18B20设备释放总线失败！\n");
            break;
	}
}

② 向DS18B20写一个字节时序：

实现代码如下：


static uint8_t DS18B20_Write_Byte(uint8_t cmd)
{
	uint8_t i = 0;
    
    
	DS18B20_OutPut_Mode();
    
    
	for (i = 0; i < 8; i++) {
		DS18B20_Out(0);
		DS18B20_Delay_us(2);  
		DS18B20_Out(cmd & 0x01);
		DS18B20_Delay_us(60);
		DS18B20_Out(1);
		cmd >>= 1;
		DS18B20_Delay_us(2);
	}
    
	return 0;
}

③ 从DS18B20读取一个字节数据时序：

实现代码如下：


uint8_t DS18B20_Read_Byte(void)
{
	uint8_t i = 0;
    uint8_t data = 0;
    
    
	for (i  =0; i < 8; i++)	{
		DS18B20_OutPut_Mode();
		DS18B20_Out(0);  
		DS18B20_Delay_us(2);
		DS18B20_Out(1);
        
		DS18B20_InPut_Mode();
		DS18B20_Delay_us(10);
		data >>= 1 ;
		if (DS18B20_In()) {
            data |= 0x80;
        }
        
		DS18B20_Delay_us(60);
		DS18B20_Out(1);
	}
    
	return data;
}

4.4. DS18B20读取温度函数实现

DS18B20读取温度需要发送一些命令，

温度转换指令：0x44（启动Ds18b20启动转换温度）
读暂存器指令：0xBE（读取暂存器中的九字节数据）