FPGA与DSl8B20型温度传感器通信的实现.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流FPGA与DSl8B20型温度传感器通信的实现.精品文档.FPGA与DSl8B20型温度传感器通信的实现摘要:介绍利用ACTEL公司的APA150型现场可编程门阵列(FPGA)实现对DS18B20型温度传感器的通信控制,使CPU可以方便地从FPGA中读取温度测量结果和DS18B20的48位ID值。关键词:现场可编程门阵列(FPGA);温度传感器(DS18B20);1-WIRE;Verilog;通信l 引言DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,采用3引脚T0-92型小体积封装;温度测量范围为-55+125C,可编程为9位1
2、2位A/D转换精度,测温分辨率可达00625,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。 一线式(1-WIRE)串行总线是利用1条信号线就可以与总线上若干器件进行通信。具体应用中可以利用微处理器的I/O端口对DS18B20直接进行通信,也可以通过现场可编程门阵列(FPGA)等可编程逻辑器件(PLD)实现对1-WIRE器件的通信。 本文介绍利用ACTEL公司的ProASICplus系列FPGA实现与DS18B20的通信功能。FPGA可以将读出DS18B20的48位ID号和12位温度测量结果保存在内部寄存器中,微处理器可以随时快速地从FPGA寄存器中读取这些信息。 一般在使用DS18B20时往
3、往采用微处理器的I/O端口实现与该器件的通信,这种方法虽然比较容易和方便,但是,因为DS18B20的一线式串行总线对时序要求比较严格,因此,为了保证与DS18B20的通信可靠性,微处理器与DS18B20通信时需要采用关闭中断的办法,以防止操作时序被中断服务破坏。 利用FPGA实现与。DS18B20通信不存在被迫关闭中断的情况,可以满足对实时性要求严格的应用要求。2 ProASICplus系列FPGA简介ProASICplus系列FPGA是ACTEL公司推出的基于Flash开关编程技术的现场可编程门阵列,包括从75万门的APA075型到100万门的APAl000型,具有高密度、低功耗、非易失、含
4、有嵌入式RAM及可重复编程等特点。 因为ProASICplus系列FPGA基于Flash技术,利用Flash开关保存内部逻辑,因此不需要另外的器件。由于不需要上电配置过程,因此具备上电就立即工作的特点。不用配置器件,系统的保密性提高。 笔者在电力监控的产品中利用APA150型FPGA实现了逻辑控制、A/D采样控制和FIFO存储等功能,并利用剩余的资源实现了DS18B20的通信功能。APA150在整个系统中充当协处理器,使主CPU从繁重的实时处理中解脱出来。3 DS18B20简介31内部结构DS18B20的内部结构如图1所示,主要由以下几部分组成:64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器
5、TH(温度高)和TL(温度低)、配置寄存器、暂存寄存器(SCRATCHPAD)、存储器控制逻辑。DQ为数字信号输入/输出端。ROM中的64(8位产品家族编号、48位ID号、8位CRC)位序列号是出厂前刻好的,这64位序列号具有惟一性,每个DS18B20的64位序列号均不相同。 8位CRC生成器可以完成通信时的校验。 暂存寄存器有9个字节,包含温度测量结果、温度报警寄存器、CRC校验码等内容。32操作步骤 对DS18B20的操作分为3个步骤:初始化、ROM命令和DS18B20功能命令。321初始化FPGA要与DS18B20通信,首先必须完成初始化。FPGA产生复位信号,DS18B20返回响应脉冲
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