温度检测工程——DS18B20

温度检测工程研究点

• 功能需求及选择DS18B20的理由
  • 没有选择模拟量温度传感器是因为还需要AD转换，直接选用数字温度传感器DS18B20，淘宝资源多，网上资源多
• 框架图，架构划分原理
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  • 划分原理：
    • 硬件有DS18B20温度传感器、数码管、蜂鸣器、串口
    • 串口模块 + 温度传感器接口模块 + 数码管模块 + 蜂鸣器模块
    • opcode_dect没有放到control的原因是因为凡是数据都有包文头，那么就需要先将数据解析，将游戏的命令+数据配合dout_vld传递给后面的control模块
    • ds_intf_byte和ds_intf_bit存在的原因：后者很明显是bit模块，因为跟DS18B20是单线交互，因此需要bit模块，那么bit模块数据的发送和接收那么接着就要对应一个byte模块，control模块只是给你一个写使能和写数据，剩下的你来做这叫控制
    • 数码管显示控制模块seg_disp的输入是32位数据，32位数据的组成方式是是4bit组成一个ASCII码，比如有符号位，正整数小数点等，那么通过数码管扫描到第一个就显示32位数据最低4bit，扫到第八个就显示32位数据最高4bit
• 各模块代码输入输出以及测试脚本的使用技巧
  • uart_rx:
    • 串口协议低位在前，时钟50mhz
      • ​​​​​​​输入：din串口输入数据，50mhz时钟和系统复位
      • 输出：dout[7:0]和dout_vld
      • 测试文件用到技巧：使用语句 $display("Err at %t ns",$time); 的方式定位错误
  • asscii2hex
    • ​​​​​​​ascii码一位对应8bit的二进制数，通过码表可以查询对应数值关系
      • ​​​​​​​输入：dint[7:0] 8bit的二进制数和din_vld
      • 输出：dout[3:0] 4bit的ascii码和dout_vld，根据输入的din_vld，下一个时钟同步输出dout和dout_vld
      • 测试文件用到技巧：din_vld只维持一个时钟周期，因此和din分开在两个initial begin end中产生
  • opcode_dect
    • 低位在前，收到0x55d5的帧头，那么就启动计数器，输出指令和数据
      • 输入：din[3:0]输入ascii码数据和din_vld
      • 输出：8bit的指令和数据dout[7:0] && dout_vld
  • control
    • 最核心的模块：
    • 指令有读、写、复位，分别产生一个周期使能信号
    • 数据处理分为以下几种：①写的话要对应把写数据给过去    ②读有三种：读温度值低、高、其他分别存储到不同寄存器  ③还有打开蜂鸣器开关、开启数码管显示  ④上下限定值寄存
    • 对于温度值的读取之后要进行处理，处理方式如下：判断温度值高位寄存器最高位是否为“1”，如果为1代表负数，那么取反+1否则保持不变
    • 温度值高位和低位组帧之后的16bit数据中，[10：4]是代表温度值整数，[3：0]代表温度值小数，对于温度值进一步处理如下，因为采集到的数字量转化为温度值需要*0.0625,而整数部分右移4位就相当于*0.0625,所以不需要处理，小数部分则需要*10000*0.0625，所以就是*625，得到整数和小数部分的正整数值，需要将每一位全部求出来，通过%10的方式可以得到个位数余数
    • 将温度值的整数和小数组帧  temp_uns = {{4{temp_uns_sign}},temp_uns_int3,temp_uns_int2,temp_uns_int1,temp_uns_dot1,temp_uns_dot2,temp_uns_dot3,temp_uns_dot4};符号位+3个整数+4个小数
    • 如果指令0x0d那么就开始读取温度值指令，启动计数器，计数值7，输出数据uart_out <= ds_uns_temp[(7-cnt1)*8-1 -:8]; 同步输出uart_out_vld只维持一个时钟周期，其中寄存温度值格式 ds_uns_temp = {(8'h2b+temp_uns[31]*2)，{4'b0,temp_uns[27:16]},8'h2e,temp_uns[15:0],8'h0a},其中1-4-7是传递正负号、小数点、回车的ascii码十六进制，不需要转换;
      • 输入：uart_in[7：0]指令和数据&&uart_in_vld，读取数据intf_rdata[7：0]&&intf_rdata_vld
      • 输出：h2a_en进制转换使能、beep蜂鸣器、intf_rst_en复位使能、intf_wr_en写使能、intf_rd_en读使能、intf_wdata[7：0]写数据、temp_valid_en数码管显示使能、temp_uns[31：0]数码管显示数据、uart_out[7：0]串口上传数据&&uart_out_vld
  • ds_byte
    • control和bit模块之间的桥接，完成字节到比特模块的转换
      • 输入：读写复位使能信号，和比特模块传递过来的读传感器数据
      • 输出：读写复位使能给比特模块，同时送写数据过去
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• ds_bit
  • 与底层交互，完成时序协议，获取温度值数据
    • 输入：读写复位使能
    • 输出：本模块准备好信号，读到的数据和有效指示信号
• seg_disp
  • 20ms扫描每一个数码管，根据计数值得到每一个数码管，并给每个数码管一个显示值
• hex2asscii
  • 用到了FIFO，将转化使能，低4位，转换时能，高四位数据写入FIFO，输出是转换使能，四位数据——先进先出
  • 需要转换,对din处理，不需要直接输出dout
  • 4bitascii码对应8bit的十六进制数，因此如果是转换，那么转换完成直接输出dout_vld,否则需要一个计数器计数两次后输出dout_vld
    • 输入：8bit数据 ascii,转换使能
    • 输出：8bit数据Hex
• 开发过程中遇到了哪些难题及解决办法​​​​​​​
  • ​​​​​​​底层时序配置读取数据，解决办法：用示波器调试
  • control模块的温度值转换：右移4位就相当于*0.0625
  • 与上位机的交互：采用ascii因为要使用正负号显示
  • 如何下发指令：采用55d5包文头+指令+数据

最后

以上就是诚心小馒头为你收集整理的温度检测工程——DS18B20的全部内容，希望文章能够帮你解决温度检测工程——DS18B20所遇到的程序开发问题。

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