基于Linux的溫度傳感器DS18B20驅動(dòng)程序設計

　引言
　傳統的模擬溫度測量抗干擾能力差，放大電路零點(diǎn)漂移大，導致測量值誤差大，難以達到所需精度。在實(shí)際應用中，采用抗干擾能力強的數字溫度傳感器是解決上述問(wèn)題的有效辦法。

　　DS18B20是Dallas公司生產(chǎn)的數字溫度傳感器，具有體積小、適用電壓寬、經(jīng)濟靈活的特點(diǎn)。它內部使用了onboard專(zhuān)利技術(shù)，全部傳感元件及轉換電路集成在一個(gè)形如三極管的集成電路內。DS18B20有電源線(xiàn)、地線(xiàn)及數據線(xiàn)3根引腳線(xiàn)，工作電壓范圍為3～5.5 V，支持單總線(xiàn)接口。

　　準確的溫度測量是很多嵌入式系統中重要的一點(diǎn)。在Linux操作系統下使用數字溫度傳感器DS18B20，不僅可以得到高精度的溫度測量值，而且硬件簡(jiǎn)單可靠。

　　1Linux的設備驅動(dòng)程序

　　在Linux中，驅動(dòng)程序是內核的一部分，它屏蔽了硬件細節，是整個(gè)操作系統的基礎。驅動(dòng)程序與Linux內核結合有兩種方式：在編譯內核時(shí)，靜態(tài)地鏈接進(jìn)內核；在系統運行時(shí)，以模塊加載的方式加載進(jìn)內核。

　　驅動(dòng)的對象是存儲器和外設。Linux將存儲器和外設分為3個(gè)基礎類(lèi)：字符設備、塊設備、網(wǎng)絡(luò )設備。字符設備是指必須以串行順序依次進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的設備，不需要經(jīng)過(guò)系統的快速緩沖；而塊設備要經(jīng)過(guò)系統的快速緩沖，可以任意順序進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，以塊為單位進(jìn)行操作。字符設備和塊設備并沒(méi)有嚴格的界限，有些設備(如Flash)既可看作字符設備，也可作為塊設備來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。網(wǎng)絡(luò )設備面向數據包的接收和發(fā)送而設計，并不對應于文件系統節點(diǎn)。內核與網(wǎng)絡(luò )設備的通信方式完全不同于內核與字符設備、塊設備的通信方式。

　　DS18B20是單總線(xiàn)溫度傳感器，主機只能以“位”為單位對其進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。因此，在Linux系統中，將DS18B20作為一種典型的字符設備來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。

　　2 DS18B20的結構和工作原理

　　2.1DS18B20的內外結構

　　DS18B20的外部結構如圖1所示。其中，VDD為電源輸入端，DQ為數字信號輸入／輸出端，GND為電源地。

　　DS18B20內部結構主要包括4部分：64位光刻ROM、溫度傳感器、非易失的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器，如圖2所示。

　　64位ROM中，在產(chǎn)品出廠(chǎng)前就被廠(chǎng)家通過(guò)光刻刻錄好了64位序列號。該序列號可以看作是DS18B20的地址序列碼，用來(lái)區分每一個(gè)DS18B20，從而更好地實(shí)現對現場(chǎng)溫度的多點(diǎn)測量。