代码收藏家技术教程 2024-06-19

18B20温度控制板使用教程：从华大HC32F030单片机到兆易创新GD32F330【四】

文章目录

前言

一、设计过程中发现的重大问题

1.对18B20时序的重视

2.内部时钟切换的步骤

3.换型的考虑

二、GD32F330C8T6是合适的选择

1.兆易创新单片机是STM单片机的平替产品

2.使用GD32F330C8T6重新绘制的原理图

总结

前言

18B20温度控制板基本功能如下：

1、数码显示的温度为18B20采集的环境温度，仅显示个位和十位，小数点后的忽略；
2、按动按钮，显示风扇温度阈值，松手即显示环境温度，为了便于两者区分，风扇温度阈值加上小数点；
3、当环境温度达到阈值温度时，风扇启动，当温度下降到阈值温度以下5℃时，风扇停转，这样设计可避免风扇频繁启停

18B20温度控制板

一、设计过程中发现的重大问题

在前面介绍完硬件电路后，即着手设计整机的程序，18B20的部分，笔者直接选用了原子的库函数，里面大量使用了延时程序，用来满足18B20芯片对时许的要求。由于笔者的电路空间有限，因此没有设计外部晶振，以求内部振荡器完成时钟的设计。原理图详见【用18B20温度控制板介绍华大HC32F030单片机（三）——器件原理介绍】

1.对18B20时序的重视

在设计开始时，特别注意了时序对18B20的影响，因此设计延时子程序时，特别用示波器观察，以求精确：

//写一个字节到DS18B20
//dat：要写入的字节
void DS18B20_Write_Byte(uint8_t dat)
{
    uint8_t j;
    uint8_t testb;
    DS18B20_Out_Init();

    for (j = 1; j <= 8; j++)
    {
        testb = dat & 0x01;
       // dat = dat >> 1;
        if (testb)
        {
            Gpio_ClrIO(TEMP_PORT, TEMP_PIN); //DS18B20_DQ_OUT_Clr
					__NOP();__NOP();//若写1，主机拉低总线后，须在15us内释放总线，在此执行3us延时后释放总线
					//24MHz，执行2个nop大约3us
            Gpio_SetIO(TEMP_PORT, TEMP_PIN); //DS18B20_DQ_OUT_Set
					 nop_delay_us(200);
           // nop_delay_us(200);//每个写周期最小必须60us的持续时间，在此补足60us
					//实测80us
        }
        else
        {
            Gpio_ClrIO(TEMP_PORT, TEMP_PIN); //DS18B20_DQ_OUT_Clr
           nop_delay_us(200);//若写0，主机拉低总线后至少60us
					  //实测80us
					 Gpio_SetIO(TEMP_PORT, TEMP_PIN); //DS18B20_DQ_OUT_Set
					  __NOP();//释放总线，留足1us恢复时间
        }
				dat = dat >> 1;
    }
}

以写入一个字节的函数为例，一个NOP的执行时间，都有记录。但是运行一段时间后，读到的数据全为FF

//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
uint8_t DS18B20_Read_Bit(void) 			 // read one bit
{
   
    uint8_t data = 0;
    DS18B20_Out_Init();

    Gpio_ClrIO(TEMP_PORT, TEMP_PIN); //DS18B20_DQ_OUT_Clr
   __NOP();	__NOP();//读之前，需要主机先拉低超过1us再释放总线
	  //24MHz，执行2个nop大约3us
    Gpio_SetIO(TEMP_PORT, TEMP_PIN); //DS18B20_DQ_OUT_Set
    __NOP();	__NOP();
	__NOP();	__NOP();
	__NOP();	__NOP();
	 __NOP();	__NOP();
		
    DS18B20_In_Init();
		if(Gpio_GetInputIO(TEMP_PORT, TEMP_PIN))//在15us内读取18B20的数据
		data = 1;
    else data = 0;
    nop_delay_us(200);//每个读时段最小必须有60us的持续时间，在此补足时间
		//实测80us
    return data;
}

2.内部时钟切换的步骤

一方面，时序设计是按照18B20的手册严格执行的，另一方面，延时的实际时间也用示波器严格把关，但是没搞清为何读数不正确。下面程序段是将内部时钟从4MHz切换到24MHz的操作，按照手册要求：须先将时钟切到RCL，设置好频率后再切回到RCH，经过以上步骤，才能成功切到24MHz

	///<============== 将时钟从RCH4MHz切换至RCH24MHz ==============================    
    ///< RCH时钟不同频率的切换，需要先将时钟切换到RCL，设置好频率后再切回RCH
    Sysctrl_SetRCLTrim(SysctrlRclFreq32768);
    Sysctrl_ClkSourceEnable(SysctrlClkRCL, TRUE);
    Sysctrl_SysClkSwitch(SysctrlClkRCL);
    
    ///< 加载目标频率的RCH的TRIM值
    Sysctrl_SetRCHTrim(SysctrlRchFreq24MHz);
    ///< 使能RCH（默认打开，此处可不需要再次打开）
    //Sysctrl_ClkSourceEnable(SysctrlClkRCH, TRUE);
    ///< 时钟切换到RCH
    Sysctrl_SysClkSwitch(SysctrlClkRCH);
    ///< 关闭RCL时钟
    Sysctrl_ClkSourceEnable(SysctrlClkRCL, FALSE);

内部时钟范围就是4MHz到24MHz，切上电默认频率是4MHz

切成功了，时钟确实是24MHz，这是HC32F030能达到的最高频率，按照这个基础，没有理想的结果。直到反复阅读原子的STM32开发板的例程，才发现了华大和ST时钟方面的区别：华大HC32F030最高内部时钟是24Mhz，STM32F103内部时钟可达72Mhz