DS18B20-ROM编码的搜索算法

DS18B20ROM编码的搜索算法当温度传感器均挂与单线总线上时，对单线总线上的DS18B20正确寻址是其正常地测量温度先决条件，而识别ROM编码是对单线总线上的DS18B20正确寻址唯一方法。所以对单线总线上的DS18B20ROM编码搜索与识别是必须的。1）“单线总线”通信协议“单线总线”是一种在一条总线（这条总线只有一条口线）具有单主机多从机的总线系统，在“单线总线”可挂多个从机系统。为了不引起逻辑上的冲突，所有从机系统“单线总线”接口都是漏极开路的，多个从机系统输出信号在总线上实现线与。因此在使用时必须对总线外加上拉电阻。为保证数据的完整性，所有的单线总线器件都要遵循严格的通信协议。“单线总线”通信协议定义了复位脉冲、应答脉冲、写时序和读时序等几种信号类型（具体的时序参考3.1节，这里不再做具体介绍）。所有的单总线命令序列(如初始化，ROM命令，RAM命令)都是由这些基本的信号类型组成的。在这些信号中，除了应答脉冲外，其它均由主机发出，并且发送的所有命令和数据都是字节的低位在前。2）DS18B20ROM搜索命令当单线总线上挂有多个DS18B20时，系统对总线上器件的数量和每个器件的ROM的识别与搜索是通过DS18B20ROM搜索命令与算法配合来实现的。下面具体介绍ROM搜索命令的工作过程。对64位ROM编码识别从最低位开始，ROM编码的每一位搜索过程可总结为“两读一写”：读一位，读该位补码，写一位。总线主机在ROM编码每一位上完成这三步就可以获得一个器件的ROM编码。①“两读”总线主机发布ROM搜索命令后执行一次读，总线上所有器件就把它们各自ROM编码的第一位放到总线来做做出响应。这次读获得的数据是所有器件放在总线上数据的“与”。再执行一次读，因为ROM搜索命令正在执行所以总线上所有器件把各自ROM编码的第一位的补码放在总线上，第二次读获得的数据也是所有器件放在总线上数据的“与”。对第一位的“两读”就此完成。之后主机再次进行的“两读”则是针对ROM编码的第二位，以此类推。从“两读”获得的数据有以下解释，见表3-1表3-1“两读”获得的数据解释“两读”数据“两读”数据解释00有器件在总线上，总线上所有器件在此数据位上发生冲突01有器件在总线上，总线上所有器件在此数据位均为010有器件在总线上，总线上所有器件在此数据位均为111没有有器件在总线上②“一写”对ROM编码的某一位“两读”之后对该位进行“一写”操作。“一写”操作写的数据则要根据“两读”获得的数据来确定，如果“两读”数据为00则表示总线上器件在该位上数据发生冲突，“一写”写的数据此种情况下具有“排除”的作用，如果器件ROM编码在该位上的数据与“一写”写的数据相同则继续保持与总线的联系。如果不相同则此器件从总线上“排除”，不再响应主机发布的命令，直到主机进行下一次复位。如果“两读”数据为01则表示总线上所有器件在该位上均位0，为保持器件与总线的联系“一写”操作主机应写0。同理为“两读”数据为10主机则应写1。3）DS18B20ROM编码的搜索算法在一条“单线总线”上的挂有多片DS18B20情况下，对ROM编码的搜索与识别主要是通过“两读”数据为00时“一写”操作的“排除”作用来实现的。多次“排除”作用后就可以使总线上只剩下唯一的一个器件仍与总线保持联系。如何“排除”这需要算法的配合。下面具体介绍DS18B20ROM编码的搜索算法。先确立几个定义：对“两读”数据为00的ROM编码位，之后“一写”操作主机要写的数据定义为“00写位”；所有00写位的集合定义为“00写位组”。那么搜索算法所要解决的问题就是：确立一个00写位组，确保搜索命令能够搜索到一个唯一的ROM编码，并在完成一次搜索后对00写位组做出更新以确保下次的搜索命令能够搜索到一个唯一的ROM编码并且不会搜索到已经搜索到的ROM编码，直到完成总线上所有的器件的ROM编码搜索。在给出搜索算法规则前再确立几个定义：00写位组中最高ROM编码位对应的00写位定义为“最高00写位”；00写位组中邻近最高00写位的00写位定义位“次高00写位”；如果更新后的00写位组不足以搜索到一个唯一的ROM编码，则添加新的00写位，这个新的00写位定义位“新00写位”。DS18B20ROM编码的搜索算法规则：①第一次搜索确立一个00写位组，其中所有00写位全部为0。②每次搜索后更新00写位组并从最高00写位开始更新。③00写位组更新规则：如果最高00写位为0则改最高00写位为1，更新完成。如果最高00写位为1，则弃去最高00写位并把次高00写位作为新的最高00写位。④如果出现新00写位，新00写位一律为0并作为新的最高00写位。⑤如果0写位组全为1则搜索所有器件的ROM编码，搜索结束。4）单线总线上DS18B20ROM编码的搜索与识别功能函数对一条“单线总线”上多片DS18B20ROM编码搜索与识别具体由C51编写的函数ucharSearchRomID(ucharRomID[n][8])来实现。函数的返回值是总线上查找到的器件个数，总线上所有器件的ROM编码存入二维数组RomID[n][8]。其中n为总线上允许挂器件的最大值。文中取16。先对程序中的几个重要变量做一写说明：_00wbit：一维数组，用来存储00写位组全部内容。它的长度由总线上允许挂器件的最大值决定。每写一个00写位都可以“排除”至少一个总线上的器件，当总线上器件数为n是，_00wbit数组的长度应为n-1。当然这是最坏情况下的取值，很多情况下_00wbit数组的长度小于这个值，这时不用的_00wbit数组位用2来填充。Rom[64]：一维数组，临时存储64位ROM编码。b:搜索结束标志位。R1,R2：“两读”数据位。程序代码如下：ucharSearchRomID(ucharRomID[16][8]){ucharxdataRom[64];uchari,j,R1,R2,a,b,c,d;uchar_00wbit[15]={2};//初始化00写位组全部为填充位2for(i=0,c=0;i16;i++){Reset();//复位所有从机writechar(0xf0);//主机发布搜索命令for(j=0;j64;j++){R1=readbit();//读一位_nop_();R2=readbit();//读该位补码_nop_();if(R1==0&&R2==1)//未出现数据冲突，主机写0{Rom[j]=0;writebit(0);}elseif(R1==1&&R2==0)//未出现数据冲突，主机写1{Rom[j]=1;writebit(1);}else{if(_00wbit[c]==2)//出现新00写位{writebit(0);Rom[j]=0;_00wbit[c]=0;//新00写位赋值为0c+=1;}elseif(_00wbit[c]==1)//00写位组中00写位为1，主机写1{writebit(1);Rom[j]=1;c+=1;}elseif(_00wbit[c]==0)//00写位组中00写位为0，主机写0{writebit(0);Rom[j]=0;c+=1;}}}for(j=0;j64;j+=8)//将64位ROM编码整理成8字节存入RomID[n][8]中{for(d=0;d8;d++){if(Rom[j+d]&0x01){RomID[i][j/8]=1;RomID[i][j/8]|=0x80;}elseRomID[i][j/8]=1;}}for(a=0,c=7;c=0;c--)//更新00写位数组{if(_00wbit[c]==2)//跳过00写位组中的填充位continue;if(_00wbit[c]==0&&a==0)//更改最高00写位并跳出{_00wbit[c]=1;break;}elseif(_00wbit[c]==1)//最高00写位为1{if(c!=0)//为1的00写位不为00写位组的最低位{a+=1;//记录不为00写位组的最低位且为1的连续00写位个数continue;}else{b=1;//00写位组全部为1，搜索结束置标志位break;}}elseif(_00wbit[c]==0&&a!=0)//连续为1的00写位后第一个为0的00写位{_00wbit[c]=1;//赋次高00写位为1for(;a0;a--)//连续弃去为1的最高00写位{c+=1;_00wbit[c]=2;}break;}}if(b==1)break;//搜索结束标志位为1跳出}return(i+1);//返回总线上器件个数}单线总线上DS18B20ROM编码的搜索与识别功能函数流程图如图3-7所示。图3-7单线总线上DS18B20ROM编码的搜索与识别功能函数流程图单线总线上DS18B20ROM编码的搜索与识别功能函数程序各函数包含于头文件SearchRomID.h中，在主函数中加入宏定义#includeSearchRomID.h。