基于arm的实时温度采集系统

目录摘要 (2)一、设计目的 (2)二、设计要求 (2)三、题目分析 (3)四、设计方法及步骤 (4)1、开发平台介绍 (4)2、ds18b20的工作原理 (6)3、ds18b20的驱动程序 (9)4、QT界面设计 (13)5、驱动的挂载和运行 (16)五、设计总结 (17)六、参考文档 (18)摘要近年来，随着计算机技术及集成电路技术的发展，嵌入式技术日渐普及，在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用。

嵌入式系统无疑成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。

实时温度采集系统是是将环境温度实时的进行采集并显示的系统，在现在的许多家用电器、工业控制、甚至是高科技领域都有应用，它已经普遍的融入了社会生活和生产之中，并且作为基础的系统，在今后的生活生产中并不会被淘汰，应用范围还会继续扩大，因此，掌握此系统是必要的。

关键词：arm Linux ds18b20一、设计目的1、熟悉嵌入式系统的整个开发流程，具备独立进行开发的能力；2、熟悉Linux C，可以用Linux C编写驱动程序；3、熟悉C++，具备初步人机界面编程的能力；4、学习和掌握驱动的下载和烧写。

二、设计要求在Samsung公司S3C2410处理器的开发板上,嵌入式linux系统环境下，设计温度实时采集系统，并设计显示界面。

1、设计温度实时采集系统，要求基于ARM9开发板，温度传感器可以用ds18b20；2、要求温度值精确到个位；3、要求自己设计QT界面，并在界面上显示温度值。

三、题目分析在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。

另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。

因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案。

美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持"一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。

全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。

DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5°C。

可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。

分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

DS18B20使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。

四、设计方法及步骤1、开发平台介绍UP- 2410开发板主板资源：* 基于ARM 920T内核的SAMSUNG S3C2410处理器* 系统稳定工作在202MHZ主频* 64MB SDRAM* 可外接博创8寸640*480TFT真彩LCD或其他型号的TFT LCD屏* 可外接触摸屏* 1个主USB口、1个从USB口* 100M以太网口* 2个RS232标准串口* JTAG接口（14Pin标准）* CAN总线接口* 总线和可复用资源扩展接口* CF卡接口（IDE模式）* IDE接口* SD/MMC 接口* 64MB Nand Flash（可选更大容量）* 2MB NorFlash（可选）* 实现了MMU、AMBA总线* AD电位器* IIC接口* SPI接口* IIS音频CODEC* 立体声耳机、线路接口，板载MIC* 8通道10位AD转换* 2位LED数码管* 实时时钟* IIC存储器2片* PWM DA输出* 3个可产生中断的按键* 3个IO控制的LEDUP- 2410开发板软件资源:Linux:系统引导程序： VIVI操作系统： Linux2.4.18/Linux2.6.18（可选）文件系统： RAMDISK YAFFS图形用户界面：支持QT/E设备驱动：串口，Ethernet，Audio，SD卡，IDE，CF卡，AD/DA,USB，红外，蓝牙，LCD，触摸屏，PS2 keyboard mouse, 17键数字键盘,SPI，I2C，RTC，GPIO等开发工具： JTAG烧写Nor Flash工具，arm-linux-gcc交叉编译器，GDB，GDBSERVER调试工具，anjuta开发环境，sourceNavigator代码编辑器，文件系统制作工具等多媒体软件： mplayer媒体播放器，实现MPEG、MPEG2、MPEG4、AVI、WMV等多种媒体解码；madplay音频播放器WinCE：板级支持包： 4.2 /5.0（可选） BSP设备驱动：串口，Ethernet，Audio，CF卡，SD卡,USB，红外，LCD，触摸屏等多媒体软件： mediaplayer媒体播放器，实现MPEG、MPEG2、MPEG4、AVI、WMV，mp3等多种媒体解码。

2、ds18b20的工作原理如上图所示，ds18b20只有三只引脚，GND，DQ和VDD，GND为电源地，DQ为数字信号输入输出端，VDD为电源输入端。

DS18B20的内部结构主要包括4部分；64位光刻ROM、温度传感器、非易失的温度报警触发器TH和EL、配置寄存器，如下图所示：DS18B20的内部结构64位ROM中,在产品出厂前就被厂家通过光刻刻录好了64位序列号。

该序列号可以看作是DS18B20 的地址序列码,用来区分每一个DS18B20 ,从而更好地实现对现场温度的多点测量。

上图中的暂存器是DS18B20 中最重要的寄存器。

暂存器由9个字节组成,各字节定义如下表所列：字节定义0 所测温度值低8 位1 所测温度值高8 位2 高温报警值( TH)3 低温报警值( TL)4 配置寄存器5~7 保留8 循环冗余校验(CRC)值配置寄存器用于用户设置温度传感器的转换精度,其各位定义如下:TM R1 R0 1 1 1 1 1TM位是测试模式位,用于设置DS18B20 是工作模式(0)还是测试模式(1) ,其出厂值为0。

R1、R0 用于设置温度传感器的转换精度:00 ,分辨率为9 位,转换时间为93. 75ms ;01 ,分辨率为10 位,转换时间为187. 5 ms ;10 ,分辨率为11 位,转换时间为375 ms ;11 ,分辨为12 位,转换时间为750 ms。

R1、R0 的出厂值为11。

其余5 位值始终为1。

第0 和第1 字节为16 位转换后的温度二进制值,其中前4 位为符号位,其余12 位为转换后的数据位(分辨率为12 位) 。

如果温度大于0 ,则前4 位值为0 ,只要将测到的数值乘上0. 062 5 即可得到实际温度值;如果温度小于0 ,则前4 位为1 ,需将测得的数值取反加1 后,再乘上0. 062 5。

按DS18B20 的供电方式,其应用电路结构可分为如下3种:寄生电源供电方式;寄生源强上拉供电方式;外部电源供方式。

实际应用中,以外部电源供电方式为主。

其应用原理图如左图所示。

根据DS18B20 的通信协议，MCU 对其操作主要有如下3个步骤：读写之前，对DS18B20 发送约500μs 的低电平进行复位；复位成功，发送ROM 指令；发送RAM指令。

MCU 对DS18B20 的具体操作流程如下图所示：3、ds18b20的驱动程序写程序前先确定使用的外扩端口，这里使用的是GPB0口。

源程序如下：#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/miscdevice.h>#include <linux/delay.h>#include <asm/irq.h>#include <asm/arch-s3c2410/regs-gpio.h>#include <asm/hardware.h>#define DEVICE_NAME "ds18b20"#define ds18b20_MAJOR 231#define DQ S3C2410_GPB0#define DQ_IN S3C2410_GPB0_INP#define DQ_OUT S3C2410_GPB0_OUTPstatic char devicecount=0; //计数器，防止被多个人多次打开void init_ds18b20(void){do{s3c2410_gpio_cfgpin(DQ,DQ_OUT);s3c2410_gpio_setpin(DQ, 1);udelay(1);s3c2410_gpio_setpin(DQ, 0);udelay(500);s3c2410_gpio_setpin(DQ, 1);udelay(60);}while((s3c2410_gpio_getpin(DQ))!=0);while((s3c2410_gpio_getpin(DQ))==0);}void write(char data){char i = 0;s3c2410_gpio_cfgpin(DQ, DQ_OUT);s3c2410_gpio_pullup(DQ, 1);for(i=0; i<8; i++){s3c2410_gpio_setpin(DQ, 0); //产生下降沿udelay(10);s3c2410_gpio_setpin(DQ, data&0x01);udelay(60);s3c2410_gpio_setpin(DQ, 1);data >>= 1;}}unsigned char read(void){unsigned char i;unsigned char data=0;s3c2410_gpio_cfgpin(DQ, DQ_OUT);for(i=0; i<8; i++){s3c2410_gpio_setpin(DQ, 0);udelay(1);s3c2410_gpio_setpin(DQ, 1);s3c2410_gpio_cfgpin(DQ, DQ_IN);udelay(10);data >>= 1;if(s3c2410_gpio_getpin(DQ))data |= 0x80;udelay(50);s3c2410_gpio_cfgpin(DQ, DQ_OUT);s3c2410_gpio_setpin(DQ, 1);}return data;}/******************************************************************/ static int ds18b20_write(struct file *file, const char __user *buffer, size_t count, loff_t * ppos){return 0;}/******************************************************************/ static int ds18b20_read(struct file *filp, char __user *buffer, size_t count, loff_t *ppos){return 0;}/*******************************************************************/ static int ds18b20_open(struct inode *inode,struct file *file){init_ds18b20();if(devicecount >0)return -ERESTARTSYS;printk("device open : success\n");devicecount++;return 0;}static int ds18b20_release(struct inode *inode, struct file *filp){devicecount--;printk("device release\n");return 0;}/******************************************************************/ static int ds18b20_ioctl(struct inode *inode,struct file *file,unsigned int cmd,unsigned long arg){unsigned int a, b;unsigned int temperature=0;init_ds18b20();write(0x0cc);write(0x44);udelay(500);init_ds18b20();write(0x0cc);write(0x0be);a = read();b = read();init_ds18b20();temperature=((b<<=8) | a)*625/10000;return temperature;}static struct file_operations ds18b20_fops = {.owner = THIS_MODULE,.ioctl = ds18b20_ioctl,.write = ds18b20_write,.read = ds18b20_read,.open = ds18b20_open,.release = ds18b20_release,};static int __init ds18b20_init(void){int ret;ret = register_chrdev(ds18b20_MAJOR, DEVICE_NAME, &ds18b20_fops);if (ret < 0) {printk(DEVICE_NAME " can't register major number\n");return ret;}printk(DEVICE_NAME " initialized\n");return 0;}static void __exit ds18b20_exit(void){unregister_chrdev(ds18b20_MAJOR, DEVICE_NAME);}module_init(ds18b20_init);module_exit(ds18b20_exit);4、QT界面设计界面的设计使用的软件是Qt Creator，它是跨平台的Qt IDE，Qt Creator 是Qt 被Nokia 收购后推出的一款新的轻量级集成开发环境（IDE）。