ESP8266_RTOS_SDK v3.x 读DS18B20温度数据

陈拓 2021/05/05-2021/05/05

1. 概述

在本文中我们使用ESP8266_RTOS_SDK 3.x读取DS18B20的数据。

开发环境：

Win10 Linux子系统Ubuntu

《用乐鑫国内镜像构建ESP8266_RTOS_SDK开发环境》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/347711847

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/113349010

阿里云

《阿里云ECS搭建ESP8266_RTOS_SDK开发环境》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/346975777

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/113173934

用阿里云的好处是编译速度快，但需要下载编译好的文件。

2. 硬件连接

开发板

我用的是网上买的下面这种开发板，加上ESP8366-12F模块。

接线

为了和ESP8266-01/01S兼容，DS18B20的数据总线DQ连接ESP8266的GPIO13。下面的表是ESP8266引脚定义的一部分，其中可以看到GPIO13对应引脚12。

有关DS18B20的使用可以参考《树莓派+温度传感器DS18B20》

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/81051701

3. 项目下载

下载ds18b20_test.tar.gz

网址：

https://download.csdn.net/download/chentuo2000/18626858

压缩文件中包含头文件ds18b20.h、静态库文件libds18b20.a（不提供源代码）和整个项目。你可以直接编译项目，也可以按照下面的说明从头做起。

注意：编译之前要根据你的环境重新用make menuconfig进行配置。

Windows10目录和Linux子系统Ubuntu目录的对应关系

Ubuntu的家目录：

在Win10中ubuntu home文件夹路径：

C:\Users\admin\AppData\Local\Packages\CanonicalGroupLimited.Ubuntu20.04onWindows_79rhkp1fndgsc\LocalState\rootfs\home

可以直接在ubuntu的mnt目录操作win10硬盘，在/mnt路径就可以看到Windows的盘符：

详细说明见《Win10启用Linux子系统安装Ubuntu》。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/341394468

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/112131624

解压

按照《用乐鑫国内镜像构建ESP8266_RTOS_SDK开发环境》一文的方法安装开发环境。将ds18b20_test.tar.gz复制到/home/ccdc/esp目录下：

修改权限：chmod 644 ds18b20_test.tar.gz

解压：tar -zxvf ds18b20_test.tar.gz

4. 创建项目

快速编译测试可以跳过这一部分。

4.1 项目构建

项目构建有两种方法。

构建系统传统 GNU Make

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32/api-guides/build-system-legacy.html

构建系统（CMake版）

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32/api-guides/build-system.html?highlight=cmakelist%20txt

下面我们采用传统 GNU Make。

4.2 我的项目目录结构

cd ~

cd ~/esp/ds18b20_test/

4.3 主程序

/* user_main.c */
#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_spi_flash.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_system.h"
#include "ds18b20.h"

#define DQ GPIO_NUM_13 // GPIO13

/* 温度检测任务函数 */
uint8_t temp_s[8] = {' ','9','9','9','9','9','9','\0'};
void temp_task(void *arg)
{
    uint8_t msb, lsb;
    uint8_t temp0,temp1;    // temp0温度的小数位，temp1温度的整数位
    uint8_t sign;           // sign判断温度符号
    int temp, temp_d;

    while (1) {
        temp = ds18b20_read_temp(DQ);
        printf("ds18b20 temp_raw: %d \n", temp);
        lsb = (uint8_t)temp;
        msb = (uint8_t)(temp >> 8);

        // 转换18B20格式到十进制数
        temp0 = lsb & 0x0f;                             // 取4位小数部分存放到temp0
        temp1 = ((msb & 0x07)<<4)|((lsb>>4) & 0x0f);    // 取7位整数部分存放到存放temp1
        sign=(msb>>4==0X0F);
        if(sign) {  // MS Byte 的前面5位是符号位，同时为 0 或 1，这里只看高4位。如果值为负
            temp0 = 16 - temp0;     // 求补码(4位 1111=15)
            temp1 = 128 - temp1;    // 求补码(7位 1111111=127)
        }
        temp_d = temp1 * 16 + temp0;    // 十六进制转换为10进制
        temp_d = temp_d * 100 / 16; //12位精度，最小分辨率为0.0625=1/16，乘100保留2位小数
        // 转换温度的每个位到ASCII
        temp_s[1] = temp_d/10000+'0';         // 百位
        temp_s[2] = (temp_d%10000)/1000+'0';  // 十位
        temp_s[3] = (temp_d%1000)/100+'0';    // 个位
        temp_s[4] = 0x2e;                     // 小数点
        temp_s[5] = (temp_d%100)/10+'0';      // 小数点后第一位
        temp_s[6] = temp_d%10+'0';            // 小数点后第二位
        // 删除前导0
        uint8_t i = 0, j = 0;
        for (i=0; i<2 ;i++ ) {
            if (temp_s[1] == '0') {
                for (j = 0; j < 6; j++) {temp_s[j+1] = temp_s[j+2];}
            }
        }
        // 添加符号
        if(sign) {
            temp_s[0] = '-';
        } else {
            temp_s[0] = '+';
        }
        printf("ds18b20 temp value -> %s\r\n", temp_s);

        vTaskDelay(5000 / portTICK_PERIOD_MS); // 调用任务睡眠函数，延时5s
    }
}

void app_main()
{
    /* 定义gpio配置结构体 */
    gpio_config_t io_conf;

    /* 初始化gpio配置结构体 */
    io_conf.pin_bit_mask = (1ULL << DQ); // 选择gpio
    io_conf.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE; // 禁用中断
    io_conf.mode = GPIO_MODE_OUTPUT; // 设置为输出模式
    io_conf.pull_down_en = 0; // 不用下拉模式
    io_conf.pull_up_en = 0; // 不用上拉模式

    /* 用给定的设置配置GPIO */
    gpio_config(&io_conf);

    // 启动读温度任务
    xTaskCreate(temp_task, "temp task", 2048, NULL, 10, NULL);
}

说明：在这里GPIO引脚并没有设置启用内部上拉电阻器，因为ESP8266的内部上拉电阻较大（约为47k），不符合ds18x20数据表中的上拉要求，我们使用4.7k外部上拉电阻。