利用FPGA實(shí)現(xiàn)與DS18B20的通信功能

4FPGA與DS18B20的通信

4.1DS18B20的操作模塊

FPGA需要完成DS18B20的初始化、讀取DS18B20的48位ID號(hào)、啟動(dòng)DS18B20溫度轉(zhuǎn)換、讀取溫度轉(zhuǎn)化結(jié)果。讀取48位ID號(hào)和讀取溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果過(guò)程中，FPGA還要實(shí)現(xiàn)CRC校驗(yàn)碼的計(jì)算，保證通信數(shù)據(jù)的可靠性。
以上操作反復(fù)進(jìn)行，可以用狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)機(jī)的各種狀態(tài)如下：

　RESET1：對(duì)DS18B20進(jìn)行第一次復(fù)位，然后進(jìn)入DELAY狀態(tài)，等待800μs后，進(jìn)入CMD33狀態(tài)。
CMD33：對(duì)DS18B20發(fā)出0×33命令，讀取48位ID值。
GET_ID：從DS18B20中讀取48位ID值。
RESET2：對(duì)DS18B20進(jìn)行第二次復(fù)位，然后進(jìn)入DELAY狀態(tài)等待800μs后，進(jìn)入CMDCC狀態(tài)。
CMDCC：向DS18B20發(fā)出忽略ROM命令，為進(jìn)入下一狀態(tài)作準(zhǔn)備。
CMD44：向DS18B20發(fā)出啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換命令，然后進(jìn)入DELAY狀態(tài)等待900ms后進(jìn)入下一狀態(tài)。
RESET3：對(duì)DS18B20進(jìn)行第三次復(fù)位。
CMDCC2：
向DS18B20發(fā)出忽略ROM命令，為了進(jìn)入下一狀態(tài)作準(zhǔn)備。
GET_TEMP：從DS18B20中讀取溫度測(cè)量數(shù)值。
DELAY：等待狀態(tài)。
WRITE_BIT：向DS18B20中寫入數(shù)據(jù)位狀態(tài)。
READ_BIT：從DS18B20中讀取數(shù)據(jù)位狀態(tài)。在該狀態(tài)中每讀取1位數(shù)據(jù)，同時(shí)完成該數(shù)據(jù)位的CRC校驗(yàn)計(jì)算。所有數(shù)據(jù)都讀取后，還要讀取8位CRC校驗(yàn)位。這8位校驗(yàn)位也經(jīng)過(guò)CRC校驗(yàn)計(jì)算，如果通信沒有錯(cuò)誤，總的CRC校驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該是0。這時(shí)可將通信正確的數(shù)據(jù)保存到id和temp_data寄存器中。

設(shè)計(jì)中采用Verilog語(yǔ)言建立DS18B20操作模塊”DS18B20_PROC”。在該模塊中實(shí)現(xiàn)以上的狀態(tài)機(jī)功能。該模塊的定義為module　DS18B20?PROC(sysclk，reset，dq_pim，id，temp_data，dq_ctl)。

從仿真波形可以看出，系統(tǒng)上電后的10ms左右，F(xiàn)PGA可以讀出DS18B20的48位ID值，這樣，主CPU在系統(tǒng)復(fù)位后很短的時(shí)間內(nèi)就可以讀取ID值，進(jìn)行相應(yīng)的處理。