基于Linux的溫度傳感器DS18B20驅動程序設計

　引言
　傳統的模擬溫度測量抗干擾能力差，放大電路零點漂移大，導致測量值誤差大，難以達到所需精度。在實際應用中，采用抗干擾能力強的數字溫度傳感器是解決上述問題的有效辦法。

　　DS18B20是Dallas公司生產的數字溫度傳感器，具有體積小、適用電壓寬、經濟靈活的特點。它內部使用了onboard專利技術，全部傳感元件及轉換電路集成在一個形如三極管的集成電路內。DS18B20有電源線、地線及數據線3根引腳線，工作電壓范圍為3～5.5 V，支持單總線接口。

　　準確的溫度測量是很多嵌入式系統中重要的一點。在Linux操作系統下使用數字溫度傳感器DS18B20，不僅可以得到高精度的溫度測量值，而且硬件簡單可靠。

　　1Linux的設備驅動程序

　　在Linux中，驅動程序是內核的一部分，它屏蔽了硬件細節，是整個操作系統的基礎。驅動程序與Linux內核結合有兩種方式：在編譯內核時，靜態地鏈接進內核；在系統運行時，以模塊加載的方式加載進內核。

　　驅動的對象是存儲器和外設。Linux將存儲器和外設分為3個基礎類：字符設備、塊設備、網絡設備。字符設備是指必須以串行順序依次進行訪問的設備，不需要經過系統的快速緩沖；而塊設備要經過系統的快速緩沖，可以任意順序進行訪問，以塊為單位進行操作。字符設備和塊設備并沒有嚴格的界限，有些設備(如Flash)既可看作字符設備，也可作為塊設備來訪問。網絡設備面向數據包的接收和發送而設計，并不對應于文件系統節點。內核與網絡設備的通信方式完全不同于內核與字符設備、塊設備的通信方式。

　　DS18B20是單總線溫度傳感器，主機只能以“位”為單位對其進行訪問。因此，在Linux系統中，將DS18B20作為一種典型的字符設備來訪問。

　　2 DS18B20的結構和工作原理

　　2.1DS18B20的內外結構

　　DS18B20的外部結構如圖1所示。其中，VDD為電源輸入端，DQ為數字信號輸入／輸出端，GND為電源地。

　　DS18B20內部結構主要包括4部分：64位光刻ROM、溫度傳感器、非易失的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器，如圖2所示。

　　64位ROM中，在產品出廠前就被廠家通過光刻刻錄好了64位序列號。該序列號可以看作是DS18B20的地址序列碼，用來區分每一個DS18B20，從而更好地實現對現場溫度的多點測量。