基于Linux的溫度傳感器DS18B20驅(qū)動程序設(shè)計

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

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

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

　　1Linux的設(shè)備驅(qū)動程序

　　在Linux中，驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，它屏蔽了硬件細(xì)節(jié)，是整個操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)。驅(qū)動程序與Linux內(nèi)核結(jié)合有兩種方式：在編譯內(nèi)核時，靜態(tài)地鏈接進(jìn)內(nèi)核；在系統(tǒng)運(yùn)行時，以模塊加載的方式加載進(jìn)內(nèi)核。

　　驅(qū)動的對象是存儲器和外設(shè)。Linux將存儲器和外設(shè)分為3個基礎(chǔ)類：字符設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。字符設(shè)備是指必須以串行順序依次進(jìn)行訪問的設(shè)備，不需要經(jīng)過系統(tǒng)的快速緩沖；而塊設(shè)備要經(jīng)過系統(tǒng)的快速緩沖，可以任意順序進(jìn)行訪問，以塊為單位進(jìn)行操作。字符設(shè)備和塊設(shè)備并沒有嚴(yán)格的界限，有些設(shè)備(如Flash)既可看作字符設(shè)備，也可作為塊設(shè)備來訪問。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備面向數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送而設(shè)計，并不對應(yīng)于文件系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)。內(nèi)核與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通信方式完全不同于內(nèi)核與字符設(shè)備、塊設(shè)備的通信方式。

　　DS18B20是單總線溫度傳感器，主機(jī)只能以“位”為單位對其進(jìn)行訪問。因此，在Linux系統(tǒng)中，將DS18B20作為一種典型的字符設(shè)備來訪問。

　　2 DS18B20的結(jié)構(gòu)和工作原理

　　2.1DS18B20的內(nèi)外結(jié)構(gòu)

　　DS18B20的外部結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，VDD為電源輸入端，DQ為數(shù)字信號輸入／輸出端，GND為電源地。

　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)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)品出廠前就被廠家通過光刻刻錄好了64位序列號。該序列號可以看作是DS18B20的地址序列碼，用來區(qū)分每一個DS18B20，從而更好地實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場溫度的多點(diǎn)測量。