外文翻譯（原文）外文翻譯（原文） DS18B20介紹1.說明DS18B20數(shù)字式溫度傳感器提供9位到12位的攝氏溫度測(cè)量，并且有用戶可編程的、非易失性溫度上下限告警出發(fā)點(diǎn)。DS18B20通過單總線通信，單總線被定義為只需要一根數(shù)據(jù)線與主微處理器相連進(jìn)行通信。它的工作溫度范圍為-55°C到+12°C，且在-10到85范圍內(nèi)的精度為±0.5°C。另外，DS18B20能夠從數(shù)據(jù)線中直接獲得能量（寄生電源），消除了對(duì)外部供電的需求。每一個(gè)DS18B20都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的64位序列碼，這個(gè)序列碼允許多個(gè)DS18B20在同一根單總線上工作。因此很容易用一片微處理器控制分布在較大領(lǐng)域的多個(gè)DS18B20。包括高壓交流電環(huán)境控制、內(nèi)置溫度檢測(cè)系統(tǒng)建筑，或者機(jī)器、處理器和控制系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用程序都會(huì)從這個(gè)特點(diǎn)中受益。2.特點(diǎn)獨(dú)特的單線接口，只需要一個(gè)接口引腳即可通信每個(gè)設(shè)備均由一個(gè)存儲(chǔ)在板上ROM的獨(dú)一無(wú)二的64位序列碼多點(diǎn)能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化不需要外部器件可用數(shù)據(jù)線供電；電壓范圍是3.0V～5.5V溫度測(cè)量范圍是-55°C到+12°C（-67°F到+257°F）-10°C到85°C范圍內(nèi)測(cè)量精度為±0.5°C傳感器分辨率可從9位到12位由用戶選擇最大在750ms內(nèi)轉(zhuǎn)換12位數(shù)據(jù)的字節(jié)用戶可定義的非易失性警報(bào)設(shè)置告警搜索命令和尋址超出設(shè)定的溫度界限的設(shè)備軟件與DS1822兼容應(yīng)用范圍包括溫度調(diào)節(jié)控制器、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)產(chǎn)品、溫度計(jì)，或者任何熱敏感系統(tǒng)3.概述圖1給出了DS18B20的方框圖，并且在引腳說明表格中給出了引腳介紹。64位ROM存儲(chǔ)了設(shè)備的獨(dú)有的序列號(hào)。高速暫存器包含2個(gè)字節(jié)的溫度寄存器，溫度寄存器存儲(chǔ)來(lái)自溫度傳感器的數(shù)字輸出。另外高速暫存器提供功能訪問一個(gè)字節(jié)的溫度上限及下限告警觸發(fā)寄存器（TH和TL）和一個(gè)字節(jié)的配置寄存器。配置寄存器允許用戶設(shè)定9位、10位、11位和12位的溫度分辨率。TH,TL和配置寄存器是非易失性的（EEPROM），所以掉電后仍然能保存數(shù)據(jù)。DS18B20使用單總線獨(dú)有的協(xié)議準(zhǔn)則，使用某一控制信號(hào)進(jìn)行設(shè)備總線通信?？刂凭€需要一個(gè)較小的上拉電阻，因?yàn)樗械脑O(shè)備通過一個(gè)三態(tài)漏極開路端口（如DS18B20的DQ引腳）連在總線上。在這個(gè)總線系統(tǒng)中，微處理器（控制設(shè)備）利用每一個(gè)設(shè)備的唯一64位碼識(shí)別和尋址總線上的設(shè)備。因?yàn)槊總€(gè)設(shè)備有唯一的序列碼，因此能夠被同一個(gè)DS18B20尋址的設(shè)備數(shù)量幾乎無(wú)限的。單總線協(xié)議，包括詳細(xì)的命令解釋和時(shí)間時(shí)隙說明，被掩膜在在單總線系統(tǒng)中。DS18B20的另一個(gè)特點(diǎn)是不需要再外部供電下即可工作。當(dāng)總線高電平時(shí)能量由單線上拉電阻經(jīng)過DQ引腳獲得。高電平同時(shí)充電一個(gè)內(nèi)部電容，當(dāng)總線低電平時(shí)由此電容供應(yīng)能量。這種供電方法被稱為“寄生電源”。另外一種選擇是DS18B20由接在VDD的外部電源供電。64位64位ROM和1-Wire總線接口存儲(chǔ)器和控制器高速緩存存儲(chǔ)器溫度靈敏元件溫度上限觸發(fā)器TH溫度下限觸發(fā)器TL配置寄存器8位CRC生成器電源檢測(cè)內(nèi)部電源Vdd寄生電源電路CppVpuDQGNDVdd圖1.DS18B20方框圖4.運(yùn)用-測(cè)量溫度DS18B20的核心功能是它的數(shù)字式溫度器。溫度傳感器的分辨率是用戶可配置的9位、10位、11位或12位，分別對(duì)應(yīng)的增量為0.5°C,0.25°C,0.125°C,和0.0625°C。系統(tǒng)上電默認(rèn)值是12位及分辨率。DS18B20上電后處于空閑狀態(tài)。為了初始化溫度測(cè)量和進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，控制器必須發(fā)出一個(gè)轉(zhuǎn)換溫度命令。轉(zhuǎn)換命令后，采集的溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在暫存器的2字節(jié)的溫度寄存器中，然后DS18B20恢復(fù)到空閑狀態(tài)。如果DS18B20是有外部供電，主機(jī)能在轉(zhuǎn)換命令后發(fā)出“讀時(shí)隙”命令，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換在進(jìn)行時(shí)DS18B20傳輸0、當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時(shí)DS18B20傳輸1來(lái)響應(yīng)主機(jī)。如果DS18B20采用寄生電源，這個(gè)響應(yīng)方法就不能使用，因?yàn)榭偩€在整個(gè)溫度轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中必須保持高電平。DS18B20輸出溫度數(shù)據(jù)是攝氏度標(biāo)準(zhǔn)，若要轉(zhuǎn)為華氏溫度，必須使用查表或轉(zhuǎn)換子程序。溫度數(shù)據(jù)以16位擴(kuò)展補(bǔ)碼信號(hào)存儲(chǔ)在溫度寄存器中（見圖2）。符號(hào)位S表明溫度是正還是負(fù)：溫度正值時(shí)S=0.溫度負(fù)值時(shí)S=1。如果DS18B20被設(shè)定為12位分辨率，溫度寄存器中的所有位均為有效數(shù)據(jù)；對(duì)11位分辨率，位0無(wú)定義。對(duì)10位分辨率，位1和位0無(wú)定義；對(duì)9位分辨率，位2、位1和位0無(wú)定義。表1給出了數(shù)字輸出數(shù)據(jù)和相應(yīng)的12位分辨率溫度讀取轉(zhuǎn)換。bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0低字節(jié)23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8高字節(jié)S S S S S 26 25 24圖2.溫度寄存器格式 溫度 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+125℃000001111101000007D0H+25.0625℃00000001100100010191H0℃00000000000000000000H-25.0625℃1111111001101111FE6FH-55℃ 1111110010010000 FC90H表1.溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系5.64位激光ROM每一個(gè)DS18B20包含一個(gè)存儲(chǔ)在ROM中的獨(dú)一無(wú)二的64位碼（見圖3）。ROM碼的最低8位包含DS18B20的單總線產(chǎn)品系列碼：28h。接著48位包含一個(gè)唯一的序列號(hào)。最高8位包含一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）字節(jié)，由ROM碼的前56位計(jì)算得來(lái)。64位ROM碼和相關(guān)的ROM邏輯控制功能允許DS18B20使用單總線系統(tǒng)中詳細(xì)協(xié)議來(lái)作為單總線設(shè)備運(yùn)行。 8位CRC編號(hào)48位序列號(hào) 8位產(chǎn)品系列編碼圖3.64位激光ROM碼6.存儲(chǔ)器DS18B20的存儲(chǔ)器如同圖4中那樣被組織。存儲(chǔ)器由一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性電可擦除EEPROM組成，后者存儲(chǔ)高溫和低溫觸發(fā)器（TH和TL）和配置寄存器。如果DS18B20不使用告警功能，那么TH、TL和配置寄存器就作為通用寄存器使用。暫存器的字節(jié)0和字節(jié)1分別包含溫度寄存器的最低有效位和最高有效位。這些字節(jié)是只讀的。字節(jié)2和字節(jié)3提供提供TH和TL寄存器的接口。字節(jié)4包含配置寄存器數(shù)據(jù)，字節(jié)5、6和7是為設(shè)備內(nèi)部使用而預(yù)留的，不可以被重寫。暫存器的字節(jié)8是只讀的，包含暫存器從字節(jié)0到字節(jié)7的值。DS18B20使用CRC產(chǎn)生一節(jié)中的方法形成這個(gè)CRC碼。數(shù)據(jù)被寫暫存器命令寫在暫存器的字節(jié)2、3和4中，數(shù)據(jù)從字節(jié)2的最低有效位開始寫入DS18B20。為了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性，在數(shù)據(jù)被寫入之后可以讀取暫存器（使用讀暫存器命令）。當(dāng)讀取暫存器時(shí)，數(shù)據(jù)通過單總線從字節(jié)0的最低有效位開始傳輸。為了把暫存器中的TH、TL和配置寄存器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紼EPROM中，主機(jī)必須發(fā)出復(fù)制暫存器命令。Byte0 溫度測(cè)量值低8位LSBByte1 溫度測(cè)量值高8位MSB Byte2 TH高溫寄存器Byte3Byte3TL低溫寄存器Byte4配置寄存器Byte5預(yù)留（FFH）Byte6預(yù)留（OCH）Byte7預(yù)留（IOH）Byte8循環(huán)冗余碼校驗(yàn)（CRC）圖4.DS18B20存儲(chǔ)器映射7.配置寄存器高速暫存存儲(chǔ)器的字節(jié)4包含配置寄存器，正如圖5中那樣定義。用戶能通過表2中寄存器R0和R1位來(lái)設(shè)置DS18B20的轉(zhuǎn)換精度。這些位的上電默認(rèn)值是R0=1和R1=1（12位分辨率）。在分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間之間有個(gè)直接的折衷。配置寄存器中位7和位0至位4為設(shè)備內(nèi)部使用作預(yù)留，而且不能被重寫。位位7位6位5位4位3位2位1位0TMR1R011111圖5.配置寄存器R0R0R1分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間（ms）001101019位10位11位12位93.75187.5375750表2.溫度分辨率配置8.單總線系統(tǒng)一線總線系統(tǒng)使用單總線主控來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備。DS18B20一直是個(gè)從機(jī)。當(dāng)總線上只有一個(gè)從機(jī)時(shí)，系統(tǒng)被稱為“單站”體系，如果總線上有多個(gè)從機(jī)，系統(tǒng)就被稱為“多站”體系。所有數(shù)據(jù)和命令通過單總線首先傳輸最低有效位。接下來(lái)的單總線系統(tǒng)討論分為三個(gè)題目：硬件接法，處理順序，和單線信號(hào)（信號(hào)類型與定時(shí)）。9.處理順序訪問DS18B20的處理順序如下：第一步，初始化第二步，ROM命令（隨后是必要數(shù)據(jù)交換命令）第三步，DS18B20功能命令（隨后是必要的數(shù)據(jù)交換命令）DS18B20每一次被訪問時(shí)都必須遵循這個(gè)順序，因?yàn)槿绻谶@個(gè)順序中任何一步丟失或亂序的話DS18B20都不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。此規(guī)則的例外就是是搜索命令和告警搜索命令。在發(fā)出兩者之一的ROM命令后，主機(jī)必須返回到處理順序的第一步，也就是初始化。初始化單總線上的所有數(shù)據(jù)交換都開始于初始化序列。初始化序列包含一個(gè)由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖，以及由從機(jī)傳送的應(yīng)答脈沖。應(yīng)答脈沖時(shí)主機(jī)知道從機(jī)設(shè)備（例如DS18B20）在總線上并已準(zhǔn)備好工作。ROM命令在總線主機(jī)檢測(cè)到一個(gè)應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出一個(gè)ROM命令。這些命令的運(yùn)行基于每一個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64位ROM碼，當(dāng)總線上有多個(gè)設(shè)備存在時(shí)能使主機(jī)能夠檢測(cè)出特定的設(shè)備。如果沒有從機(jī)設(shè)備處于告警狀態(tài)時(shí)，這些命令還能使主機(jī)檢測(cè)有總線上有多少數(shù)量和類型的設(shè)備。共有五種ROM命令，每一個(gè)命令均是8位長(zhǎng)。主機(jī)設(shè)備必須在發(fā)DS18B20功能命令之前發(fā)出合適的ROM命令。ROM命令操作流程表在圖中給出。1.搜索ROM命令F0H當(dāng)系統(tǒng)上電初始化時(shí)，主機(jī)必須檢測(cè)總線上的所有從機(jī)設(shè)備的ROM碼，是主機(jī)能夠確定設(shè)備的數(shù)目和類型。主機(jī)通過淘汰過程獲得ROM碼，這需要主機(jī)執(zhí)行多次搜索命令循環(huán)（搜索后是數(shù)據(jù)交換）直到檢測(cè)所有的從機(jī)設(shè)備。如果總線上只有一個(gè)從機(jī)，那么更為簡(jiǎn)單的讀ROM命令可以代替搜索命令來(lái)處理。2.讀ROM命令33H這個(gè)命令只能用于總線上僅有一個(gè)從機(jī)的情況。此命令允許主機(jī)讀取從機(jī)的64位ROM碼而不必使用搜索命令進(jìn)程。若所有從機(jī)同時(shí)試圖響應(yīng)主機(jī)信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。3.匹配ROM命令55H匹配ROM命令跟隨64位ROM碼，從而使主機(jī)在多站或單站總線上指定某一特定的DS18B20，只有匹配64位ROM碼的DS18B20才會(huì)響應(yīng)主機(jī)發(fā)出的功能命令，其他設(shè)備則處于等待復(fù)位脈沖狀態(tài)。4.跳過ROM命令CCH主機(jī)能采用此命令同時(shí)訪問總線上所有設(shè)備，無(wú)需發(fā)出任何ROM碼。例如，主機(jī)發(fā)出跳躍命令后跟隨轉(zhuǎn)換溫度命令（44H），則可以同時(shí)命令所有DS18B20同時(shí)開始轉(zhuǎn)換溫度。注意只有在總線上僅有一個(gè)從機(jī)設(shè)備情況下跳過ROM命令后才能跟隨讀暫存器命令。如此看來(lái)，允許主機(jī)讀取從機(jī)而不需要發(fā)送設(shè)備的64位ROM碼，這樣可以節(jié)省操作時(shí)間。如果總線上有多個(gè)從機(jī)同時(shí)試圖傳送數(shù)據(jù)，跳過ROM命令后跟隨的讀暫存器命令就會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)沖突。5.報(bào)警搜索命令ECH與搜索ROM命令類似，但只有溫度超出報(bào)警限的DS18B20才會(huì)響應(yīng)。這個(gè)命令使主機(jī)能夠確定DS18B20在最近的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)是否處于告警狀態(tài)。在每一個(gè)報(bào)警搜索循環(huán)后（也就是報(bào)警搜索命令后跟隨數(shù)據(jù)交換），總線主機(jī)必須返回至命令序列的第一步（初始化）。（3）DS18B20功能命令在總線主機(jī)使用ROM命令尋址所希望進(jìn)行通信的DS18B20后，主機(jī)必須發(fā)出DS18B20的一個(gè)功能命令。這些命令使主機(jī)從DS18B20暫存器中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)、初始化溫度轉(zhuǎn)換和確定供電類型。1.溫度轉(zhuǎn)換44H這個(gè)命令啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，隨后轉(zhuǎn)換結(jié)果被存入中間結(jié)果暫存器的兩個(gè)字節(jié)溫度寄存器中，然后DS18B20又返回到低壓休閑狀態(tài)。如果設(shè)備采用寄生電源，此命令發(fā)出之后最多在10μs內(nèi)主機(jī)必須允許保持上拉單總線。如果是外部供電，那么主機(jī)可以在此命令后進(jìn)入讀時(shí)隙，若轉(zhuǎn)換尚在進(jìn)行之中則給主機(jī)發(fā)0，若轉(zhuǎn)換完成則發(fā)1。寄生電源方式下這種傳遞方式不能使用，因?yàn)榭偩€電平在轉(zhuǎn)換期間被拉高。2.讀暫存器BEH這個(gè)命令使主機(jī)讀暫存器的內(nèi)容。數(shù)據(jù)傳輸開始于字節(jié)0的最低有效位，通過暫存器持續(xù)讀取直到第九個(gè)字節(jié)（字節(jié)8-循環(huán)冗余校驗(yàn)碼）被讀取。如果只需要部分命令，主機(jī)可以隨時(shí)發(fā)送復(fù)位以中止此操作。3.寫暫存器4EH這個(gè)命令使主機(jī)向DS18B20的暫存器寫入3個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。開始字節(jié)的數(shù)據(jù)被寫入TH寄存器（暫存器的字節(jié)2），第二個(gè)字節(jié)獨(dú)具被寫入TL寄存器（字節(jié)3），第三個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)被寫入配置寄存器（字節(jié)4）。數(shù)據(jù)必須從最低有效位開始傳輸。三個(gè)字節(jié)必須在主機(jī)發(fā)出復(fù)位信號(hào)前被寫入暫存器，否則數(shù)據(jù)可能被損壞。4.復(fù)制暫存器48H這個(gè)命令將暫存器中TH,TL和配置寄存器（字節(jié)2、3和4）的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。若采用寄生電源供電方式，則主機(jī)在發(fā)出該命令后最長(zhǎng)10μs內(nèi)必須使總線至少保持10ms的高電平狀態(tài)。5.回讀EEPROMB8H這個(gè)命令將EEPROM中告警觸發(fā)器（TH,TL）和配置寄存器的數(shù)據(jù)分別讀回到暫存器中字節(jié)2、3和4中。跟隨回讀EEPROM命令后主機(jī)可進(jìn)入讀時(shí)隙，若DS18B20的回傳尚在進(jìn)行之中則給主機(jī)發(fā)0，若回傳完成則發(fā)1，以此來(lái)表征響應(yīng)狀態(tài)。上升沿時(shí)回傳操作自動(dòng)進(jìn)行，所以一旦設(shè)備上電時(shí)暫存器中有效數(shù)據(jù)即可使用。6.讀電源類型B4H主機(jī)設(shè)備發(fā)出此命令，隨后進(jìn)入讀時(shí)隙來(lái)確定是否總線上所有的DS18B20使用寄生電源。讀時(shí)隙期間，寄生電源的DS18B20會(huì)拉低總線，而外部供電的DS28B20會(huì)繼續(xù)保持總線高電平。10.單總線信號(hào)DS18B20采用單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖；寫0、寫1；讀0、讀1。除應(yīng)答脈沖外，其他信號(hào)均由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)。（1）初始化序列-復(fù)位脈沖和響應(yīng)脈沖DS18B20的所有通信均是以初始化序列開始的，包擴(kuò)主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖，及從機(jī)的應(yīng)答脈沖。在圖6中闡明了序列信號(hào)。當(dāng)DS18B20發(fā)出響應(yīng)主機(jī)的應(yīng)答脈沖時(shí)，即向主機(jī)表明它處于總線上，且工作準(zhǔn)備就緒。在初始化過程中，主機(jī)通過拉低單總線至少480μs以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入接收模式。當(dāng)總線被釋放后，5KΩ上拉電阻將單總線拉高。在DS18B20檢測(cè)到上升沿后，延遲15μs到60μs，接著通過拉低總線60μs到240μs，以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。Vpu復(fù)位脈沖最少?gòu)?fù)位脈沖最少480us釋放總線延時(shí)15~60usDS18B20響應(yīng)脈沖拉低總線60~240us主機(jī)接收Rx最小480usGNDDS18B20初始化時(shí)序圖主機(jī)拉低總線DS18B20拉低總線 電阻拉高總線 圖6.初始化時(shí)序（2）讀/寫時(shí)隙主機(jī)在寫時(shí)隙期間向DS18B20寫入數(shù)據(jù)，在讀時(shí)隙期間從DS18B20讀取數(shù)據(jù)。在單總線上每個(gè)時(shí)隙只傳送一位數(shù)據(jù)。1.寫時(shí)隙寫時(shí)隙有兩種類型：“寫1”時(shí)隙和“寫0”時(shí)隙。主機(jī)采用寫1時(shí)隙向DS18B20寫入邏輯1；采用寫0時(shí)隙向DS18B20寫入邏輯0.所有寫時(shí)隙至少需要60μs，且在兩次獨(dú)立的寫時(shí)隙之間至少需要1μs的恢復(fù)時(shí)間。兩種寫時(shí)隙均起始于主機(jī)拉低總線（見圖7）。為了產(chǎn)生寫1時(shí)隙，主機(jī)在拉低總線后，接著必須在15μs內(nèi)釋放總線。當(dāng)主機(jī)釋放總線后，由5KΩ上拉電阻將總線拉至高電平。為了產(chǎn)生寫0時(shí)隙，主機(jī)在拉低總線后，必須在整個(gè)時(shí)隙期間保持低電平狀態(tài)。在寫時(shí)隙起始后15μs到60μs期間，