C51单总线时序图分析与底层编程配置（DS18B20为例）

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前言

单片机与外设之间的数据通讯常用的主要有：I2C、SPI、SCI总线。
I2C：同步串行二线制（1时钟线1数据线）
SPI：同步串行三线制（1时钟线1输入线1输出线）
SCI：异步通讯（1输入线1输出线）
单总线：1根线，既有时钟，又有双向数据

提示：本章主要为了了解时序图及单总线操作原理

一、场景

示例：基于DSB18B20进行单总线通讯的底层配置，主要是看懂时序图，其它单总线器件原理相同。结合代码与时序图，相对容易理解点。

二、编程实现

1.初始化（复位）

检测是否存在单总线器件（若有则会返回一个低脉冲，无则一直是高电平）。
时序图如下：

代码如下（示例）：

bit SingleWireRst()
{
	bit ACK;		//定义一个应答信号
	EA = 0;	//关闭中断，防止干扰
	DS18B20 = 0;			//1. 总线拉低
	Delay600us();				//2.延时480us~960us，设600us
	DS18B20 = 1;					//3. 总线拉高（上拉电阻）
	Delay60us();						//4.等待15~60us，设60us。等待DS18B20拉低
	ACK = DS18B20;					//5. 总线信号返回
	while(!DS18B20);			//6.等待DS18B20拉低总线
	Delay240us();			//7.等待DS18B20释放总线
	EA = 1; //释放中断
	return ACK;			//8. 结果返回，若器件存在则0，否则一直是单总线的高电平
}

2.写入数据

时序图如下：
写0/1有共同点：拉低一段时间，等待18B20采样ok，再拉高总线
写0时，18B20采样15us~60us。
写1时，拉低总线后，大于1us到无穷大再拉高总线都可以，且18B20采样15 ~60us。
因此，可以都设计为60us，合在一起判断

提示：加深的采样块，代表DS18B20自身拉低/拉高电压
代码如下（示例）：

unsigned char WriteSingleWire(unsigned char vdat)
{
	UC tmp;
	EA = 0;
	for(tmp = 0x01; tmp != 0; tmp <<= 1)	//按位操作
	{
		DS18B20 = 0;	//1. 拉低总线
		_nop_();			//2. 延时大于1us到无穷大，设2us
		_nop_();
		if(vdat & tmp)	//3. 判断写的位是1还是0
		{
			DS18B20 = 1;	//4.写1时，拉高总线，随后等待采样
		}
		else
		{
			DS18B20 = 0;	//5.写0时，拉低总线，随后等待采样
		}
		Delay60us();		//6.等待DS18B20采样完成，15us~60us，设60us
		DS18B20 = 1;	//7. 1位采样完成，拉高总线
	}
	EA = 1;
	return 0;
}

3.读数据

提示：竖立加深的操作块，代表总线采样读取位操作要在总线被拉高之前。若位是0，会被DS18B20主动拉低，若是1，会被DS18B20主动拉高。
代码如下（示例）：

unsigned char ReadSingleWire()
{
	UC tmp;
	UC dat;
	EA = 0;
	for(tmp = 0x01; tmp != 0; tmp <<= 1)
	{
		DS18B20 =  0;	//1.拉低总线
		_nop_();			//2.延时大于1us，15us内完成读取，设2us
		_nop_();
		DS18B20 = 1;	//3.拉高总线，开始读取
		_nop_();
		_nop_();			//4.延时等待DS18B20动作
		if(DS18B20)
		{
			dat |= tmp;	//5.读1
		}
		else
		{
			dat &= ~tmp;	//6.读0
		}
		Delay60us();
	}
	EA = 1;
	return dat;
}

4.测试

若有BS18B20，数码管显示0，否则显示1

	#if 0
		/******测试是否存在单总线器件********/
		UC ACK;
		ACK = SingleWireRst();
		SEG_DisBuf[0] = ACK;
		SEG_DisBuf[1] = 23;
		SEG_DisBuf[2] = 23;
		SEG_DisBuf[3] = 23;
	#endif

总结

1.微秒级操作，操作时序时关闭中断，完成后再打开，防止干扰
2.等待时间选最大，防止遗漏。上拉电阻体现在总线拉高
3.不同的单片机IC电路，软件延时需要注意调整