基于arm的实时温度采集系统

1目录摘要2一、设计目的2二、设计要求2三、题目分析3四、设计方法及步骤41、开发平台介绍42、DS18B20的工作原理63、DS18B20的驱动程序94、QT界面设计135、驱动的挂载和运行16五、设计总结17六、参考文档182摘要近年来，随着计算机技术及集成电路技术的发展，嵌入式技术日渐普及，在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用。嵌入式系统无疑成为当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。实时温度采集系统是是将环境温度实时的进行采集并显示的系统，在现在的许多家用电器、工业控制、甚至是高科技领域都有应用，它已经普遍的融入了社会生活和生产之中，并且作为基础的系统，在今后的生活生产中并不会被淘汰，应用范围还会继续扩大，因此，掌握此系统是必要的。关键词ARMLINUXDS18B20一、设计目的1、熟悉嵌入式系统的整个开发流程，具备独立进行开发的能力；2、熟悉LINUXC，可以用LINUXC编写驱动程序；3、熟悉C，具备初步人机界面编程的能力；4、学习和掌握驱动的下载和烧写。二、设计要求在SAMSUNG公司S3C2410处理器的开发板上,嵌入式LINUX系统环境下，设计温度实时采集系统，并设计显示界面。1、设计温度实时采集系统，要求基于ARM9开发板，温度传感器3可以用DS18B20；2、要求温度值精确到个位；3、要求自己设计QT界面，并在界面上显示温度值。三、题目分析在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案。美国DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线“接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ONB0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为05C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济4的测温系统。四、设计方法及步骤1、开发平台介绍UP2410开发板主板资源基于ARM920T内核的SAMSUNGS3C2410处理器系统稳定工作在202MHZ主频64MBSDRAM可外接博创8寸640480TFT真彩LCD或其他型号的TFTLCD屏可外接触摸屏1个主USB口、1个从USB口100M以太网口2个RS232标准串口JTAG接口（14PIN标准）5CAN总线接口总线和可复用资源扩展接口CF卡接口（IDE模式）IDE接口SD/MMC接口64MBNANDFLASH（可选更大容量）2MBNORFLASH（可选）实现了MMU、AMBA总线AD电位器IIC接口SPI接口IIS音频CODEC立体声耳机、线路接口，板载MIC8通道10位AD转换2位LED数码管实时时钟IIC存储器2片PWMDA输出3个可产生中断的按键3个IO控制的LEDUP2410开发板软件资源LINUX6系统引导程序VIVI操作系统LINUX2418/LINUX2618（可选）文件系统RAMDISKYAFFS图形用户界面支持QT/E设备驱动串口，ETHERNET，AUDIO，SD卡，IDE，CF卡，AD/DA,USB，红外，蓝牙，LCD，触摸屏，PS2KEYBOARDMOUSE,17键数字键盘,SPI，I2C，RTC，GPIO等开发工具JTAG烧写NORFLASH工具，ARMLINUXGCC交叉编译器，GDB，GDBSERVER调试工具，ANJUTA开发环境，SOURCENAVIGATOR代码编辑器，文件系统制作工具等多媒体软件MPLAYER媒体播放器，实现MPEG、MPEG2、MPEG4、AVI、WMV等多种媒体解码；MADPLAY音频播放器WINCE板级支持包WINCENET42/50（可选）BSP设备驱动串口，ETHERNET，AUDIO，CF卡，SD卡,USB，红外，LCD，触摸屏等多媒体软件MEDIAPLAYER媒体播放器，实现MPEG、MPEG2、MPEG4、AVI、WMV，MP3等多种媒体解码。72、DS18B20的工作原理如上图所示，DS18B20只有三只引脚，GND，DQ和VDD，GND为电源地，DQ为数字信号输入输出端，VDD为电源输入端。DS18B20的内部结构主要包括4部分；64位光刻ROM、温度传感器、非易失的温度报警触发器TH和EL、配置寄存器，如下图所示DS18B20的内部结构64位ROM中,在产品出厂前就被厂家通过光刻刻录好了64位序列号。该序列号可以看作是DS18B20的地址序列码,用来区分每一个DS18B20,从而更好地实现对现场温度的多点测量。上图中的暂存器是DS18B20中最重要的寄存器。暂存器由98个字节组成,各字节定义如下表所列字节定义0所测温度值低8位1所测温度值高8位2高温报警值TH3低温报警值TL4配置寄存器57保留8循环冗余校验CRC值配置寄存器用于用户设置温度传感器的转换精度,其各位定义如下TMR1R011111TM位是测试模式位,用于设置DS18B20是工作模式0还是测试模式1,其出厂值为0。R1、R0用于设置温度传感器的转换精度00,分辨率为9位,转换时间为9375MS01,分辨率为10位,转换时间为1875MS10,分辨率为11位,转换时间为375MS11,分辨为12位,转换时间为750MS。R1、R0的出厂值为11。其余5位值始终为1。第0和第1字节为16位转换后的温度二进制值,其中前4位为符号位,其余12位为转换后的数据位分辨率为12位。如果温度大于0,则前4位值为0,只要将测到的数值乘上00625即可得到实际温度值如果温度小于0,则前4位为1,需将测得的数9值取反加1后,再乘上00625。按DS18B20的供电方式,其应用电路结构可分为如下3种寄生电源供电方式寄生源强上拉供电方式外部电源供方式。实际应用中,以外部电源供电方式为主。其应用原理图如左图所示。根据DS18B20的通信协议，MCU对其操作主要有如下3个步骤读写之前，对DS18B20发送约500S的低电平进行复位；复位成功，发送ROM指令；发送RAM指令。MCU对DS18B20的具体操作流程如下图所示开始复位延时复位成功写ROM命令0CCH（跳过ROM匹配）写ROM命令44H（启动温度转换）复位延时复位成功读RAM中的0、1字节写ROM命令0BEH（发读温命令）开始写ROM命令0CCH103、DS18B20的驱动程序写程序前先确定使用的外扩端口，这里使用的是GPB0口。源程序如下INCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEDEFINEDEVICE_NAME“DS18B20“DEFINEDS18B20_MAJOR231DEFINEDQS3C2410_GPB0DEFINEDQ_INS3C2410_GPB0_INPDEFINEDQ_OUTS3C2410_GPB0_OUTPSTATICCHARDEVICECOUNT0/计数器，防止被多个人多次打开VOIDINIT_DS18B20VOIDDOS3C2410_GPIO_CFGPINDQ,DQ_OUTS3C2410_GPIO_SETPINDQ,1UDELAY1S3C2410_GPIO_SETPINDQ,0UDELAY500S3C2410_GPIO_SETPINDQ,1UDELAY60WHILES3C2410_GPIO_GETPINDQ0WHILES3C2410_GPIO_GETPINDQ0VOIDWRITECHARDATA11CHARI0S3C2410_GPIO_CFGPINDQ,DQ_OUTS3C2410_GPIO_PULLUPDQ,1FORI0I1UNSIGNEDCHARREADVOIDUNSIGNEDCHARIUNSIGNEDCHARDATA0S3C2410_GPIO_CFGPINDQ,DQ_OUTFORI0I1IFS3C2410_GPIO_GETPINDQDATA|0X80UDELAY50S3C2410_GPIO_CFGPINDQ,DQ_OUTS3C2410_GPIO_SETPINDQ,1RETURNDATA/STATICINTDS18B20_WRITESTRUCTFILEFILE,CONSTCHAR_USERBUFFER,SIZE_TCOUNT,LOFF_TPPOS12RETURN0/STATICINTDS18B20_READSTRUCTFILEFILP,CHAR_USERBUFFER,SIZE_TCOUNT,LOFF_TPPOSRETURN0/STATICINTDS18B20_OPENSTRUCTINODEINODE,STRUCTFILEFILEINIT_DS18B20IFDEVICECOUNT0RETURNERESTARTSYSPRINTK“DEVICEOPENSUCCESSN“DEVICECOUNTRETURN0STATICINTDS18B20_RELEASESTRUCTINODEINODE,STRUCTFILEFILPDEVICECOUNTPRINTK“DEVICERELEASEN“RETURN0/STATICINTDS18B20_IOCTLSTRUCTINODEINODE,STRUCTFILEFILE,UNSIGNEDINTCMD,UNSIGNEDLONGARGUNSIGNEDINTA,BUNSIGNEDINTTEMPERATURE0INIT_DS18B20WRITE0X0CCWRITE0X44UDELAY500INIT_DS18B20WRITE0X0CCWRITE0X0BEAREADBREAD13INIT_DS18B20TEMPERATUREBINCLUDENAMESPACEUICLASSWIDGETCLASSWIDGETPUBLICQWIDGETQ_OBJECTPUBLICEXPLICITWIDGETQWIDGETPARENT0WIDGETQTIMERTIMERPRIVATEUIWIDGETUIPRIVATESLOTSVOIDDS18B2015VOIDON_EXIT_CLICKEDVOIDON_PAUSE_CLICKEDVOIDON_START_CLICKEDENDIFMAINCPPINCLUDEINCLUDE“WIDGETH“INTMAININTARGC,CHARARGVQAPPLICATIONAARGC,ARGVWIDGETWWSHOWRETURNAEXECWIDGETCPPINCLUDE“WIDGETH“INCLUDE“UI_WIDGETH“INCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINTI0INTFDWIDGETWIDGETQWIDGETPARENTQWIDGETPARENT,UINEWUIWIDGETUISETUPUITHISFDOPEN“/DEV/DS18B20“,O_RDWRIFFDLCDNUMBERDISPLAYIVOIDWIDGETON_START_CLICKEDTIMERSTART1000VOIDWIDGETON_PAUSE_CLICKEDTIMERSTOPVOIDWIDGETON_EXIT_CLICKEDTHISCLOSE5、驱动的挂载和运行本次课程设计使用的是博创S3C2410开发板。在运行程序前，先启动虚拟机，进如LINUX系统。在HOME目录下简历MYFILE文件，再新建DS18B20C源程序文件，写入上面所写的源程序并编译，然后产生DS18B20KO可执行文件。将QT中所写的几个文件复制到MYFILE文件中，并进行编译，产生MY_TEMPERATURE可执行文件。然后，运行超级终端，并接通开发板电源。在超级终端中输入命令MOUNTTNFSOINTR,WSIZE1024,RSIZE1024,NOLOCK192168128/HOME/TMP此命令将PC机的HOME目录挂载到开发板的TMP目录下，然后再设置完环境变量后挂载和运行驱动程序和界面程序。17运行结果如下图五、设计总结回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在整整半个月的日子里，我学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。在实践期间遇到了很多的问题，例如本次课设使用的DS18B20温度传感器，仅仅只有一个工作端口，但工作过程却很麻烦，理解它的工作过程是我花时间最