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温度传感器模块 [2017/06/06 13:44] anran [STEP FPGA驱动基于74HC595的数码管模块] |
温度传感器模块 [2021/01/05 12:07] (当前版本) gongyu |
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| - | ======STEP FPGA驱动单总线温度传感器DS18B20Z模块====== | + | ======STEP FPGA驱动温度传感器DS18B20Z====== |
| - | 本节将和大家一起使用FPGA驱动底板上的DS18B20Z传感器进行温度数据的采集。 | + | 本节将和大家一起使用FPGA驱动底板上的DS18B20Z单总线温度传感器进行温度数据的采集。 |
| ====硬件说明==== | ====硬件说明==== | ||
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| ------- | ------- | ||
| - | 在前面之前的入门教程中[[4. 数码管显示| 数码管独立显示 ]]章节已为大家介绍了数码管独立显示的相关内容，关于独立显示这里就不在赘述。我们的底板上有6位数码管，根据驱动方法不同，有以下比较： | + | DS18B20是我们日常设计中常用的一款温度传感器芯片，只需要一根总线就可以实现通信，非常的方便，我们的[[STEP-BaseBoard]]底板上就集成了温度传感器DS18B20Z，下面我们就一起来学习一下它的硬件链接及驱动方法。 |
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| - | 独立显示：控制每个数码管至少需要8个I/O口控制，6位数码管就需要6*8 = 48根信号线才能分别显示。独立显示实现简单，但是需要大量的信号线。 | + | DS18B20Z只有一根总线，硬件电路非常简单，但是一定记得总线需要做上拉处理，如下图总线上连接了10K（上拉电阻取值可以一定范围内自行调整）的上拉电阻，另外我们使用FPGA驱动，一定记得将FPGA对应的管脚同样作上拉配置，重要的事情说三遍，总线上拉，总线上拉，总线上拉。 |
| + | {{ :ds18b20z硬件电路.jpg?800 |}} | ||
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| - | 扫描显示：将每位数码管的同一段选信号连接在一起，这样我们就只需要8根段选信号和6根位选信号，共计14根信号。扫描显示可以有效节约I/O口资源，实现起来稍显复杂。 | + | 聊完硬件连接，接下来简要介绍如何驱动（更加详细的信息需要大家参考数据手册），不同的功能需求对应不同寄存器配置，本设计执行的操作案例如下。 |
| - | {{ :6位数码管.jpg?1600 |}} | + | |
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| - | 我们小脚丫底板上使用的6位共阴极数码管，分析扫描显示的原理如下： | + | {{ :ds18b20z驱动案例.jpg?800 |}} |
| \\ | \\ | ||
| - | 当某一时刻，FPGA控制8根公共的段选接口输出数字1对应的数码管字库数据8'h06（DP=0、G=0、F=0、E=0、D=0、C=1、B=1、A=0）时，同时控制6位数码管只有第1位使能（DIG1=0、DIG2=1、DIG3=1、DIG4=1、DIG5=1、DIG6=1）这样我们会看到第1位数码管显示数字1，其余5位数码管不显示，如果不明白可以参考入门教程中实验四：[[4. 数码管显示| 数码管独立显示 ]]章节 | + | 下面为大家展示上述案例中每个环节的时序要求： |
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| - | 按照扫描的方式，一共分为6个时刻，段选端口分别对应输出6位数码管需要显示的字库数据，位选端口保持每个时刻只有1位数码管处于使能状态，6个时刻依次循环，当扫描频率足够高（例如当扫描频率等于100Hz）时，则在人眼看到的数码管显示就是连续的，我们看到的就是6个不同的数字。 | + | {{ :ds18b20z初始化时序.jpg?800 |}} |
| \\ | \\ | ||
| - | 上面为大家介绍了数码管的独立显示和扫描显示两种方法，扫描显示的方式使用了14个I/O口控制，相对于简单的处理器来讲14个I/O口也是非常多了，这里我们又使用了一款常见的驱动芯片74HC595，下面我们一起了解一下： | + | {{ :ds18b20z读写时序.jpg?800 |}} |
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| - | 74HC595是较为常用的串行转并行的芯片，内部集成了一个8位移位寄存器、一个存储器和8个三态缓冲输出。在最简单的情况下我们只需要控制3根引脚输入得到8根引脚并行输出信号，而且可以级联使用，我们使用3个I/O口控制两个级联的74HC595芯片，产生16路并行输出，连接到扫描显示的6位数码管上，可以轻松完成数码管驱动任务。 | + | {{ :温度转换时间.jpg?800 |}} |
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| - | {{ :74hc595电路.jpg?1000 |}} | + | {{ :温度编码格式.jpg?800 |}} |
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| - | 不同的IC厂家都可以生产74HC595芯片，功能都是一样的，然而不同厂家的芯片手册对于管脚的命名会存在差异，管脚顺序相同，大家可以对应识别 | + | {{ :温度码值对照表.jpg?800 |}} |
| - | 上图是本设计中74HC595芯片的硬件电路连接，参考74HC595数据手册了解其具体用法，下图中我们了解到OE#（G#）和MR#（SCLR#）信号分别为输出使能（低电平输出）和复位管脚（低电平复位），OE#（G#）我们接GND让芯片输出使能，MR#（SCLR#）我们接VCC让芯片的移位寄存器永远不复位，如此FPGA只需要控制SH_CP（SCK）、ST_CP（RCK）和DS（SER）即可。 | + | |
| - | \\ | + | |
| - | {{ :74hc595引脚功能.jpg |74hc595引脚功能}} | + | |
| - | \\ | + | |
| - | {{ :74hc595逻辑图.jpg |74hc595逻辑图}} | + | |
| - | \\ | + | |
| - | {{ :74hc595时序图.jpg |74hc595时序图}} | + | |
| - | \\ | + | |
| - | {{ :数码管程序框图.jpg?1000 |数码管驱动程序框图}} | + | |
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| + | |||
| ====Verilog代码==== | ====Verilog代码==== | ||
| + | |||
| ------ | ------ | ||
| <code verilog> | <code verilog> | ||
| 行 44: | 行 38: | ||
| // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< | // >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< | ||
| // -------------------------------------------------------------------- | // -------------------------------------------------------------------- | ||
| - | // Module:Segment_scan | + | // Module:DS18B20Z |
| // | // | ||
| // Author: Step | // Author: Step | ||
| // | // | ||
| - | // Description: Display with Segment tube | + | // Description: Drive DS18B20Z to get temperature code |
| // | // | ||
| // Web: www.stepfpga.com | // Web: www.stepfpga.com | ||
| 行 58: | 行 52: | ||
| // V1.0 |2015/11/11 |Initial ver | // V1.0 |2015/11/11 |Initial ver | ||
| // -------------------------------------------------------------------- | // -------------------------------------------------------------------- | ||
| - | module Segment_scan | + | module DS18B20Z |
| ( | ( | ||
| - | input clk_in, //系统时钟 | + | input clk_in, //系统时钟 |
| - | input rst_n_in, //系统复位，低有效 | + | input rst_n_in, //系统复位，低有效 |
| - | input [3:0] seg_data_1, //SEG1 数码管要显示的数据 | + | inout one_wire, //DS18B20Z传感器单总线，双向管脚 |
| - | input [3:0] seg_data_2, //SEG2 数码管要显示的数据 | + | output reg [15:0] data_out //DS18B20Z有效温度数据输出 |
| - | input [3:0] seg_data_3, //SEG3 数码管要显示的数据 | + | |
| - | input [3:0] seg_data_4, //SEG4 数码管要显示的数据 | + | |
| - | input [3:0] seg_data_5, //SEG5 数码管要显示的数据 | + | |
| - | input [3:0] seg_data_6, //SEG6 数码管要显示的数据 | + | |
| - | input [5:0] seg_data_en, //各位数码管数据显示使能，[MSB~LSB]=[SEG6~SEG1] | + | |
| - | input [5:0] seg_dot_en, //各位数码管小数点显示使能，[MSB~LSB]=[SEG6~SEG1] | + | |
| - | output reg rclk_out, //74HC595的RCK管脚 | + | |
| - | output reg sclk_out, //74HC595的SCK管脚 | + | |
| - | output reg sdio_out //74HC595的SER管脚 | + | |
| ); | ); | ||
| - | |||
| - | parameter CLK_DIV_PERIOD = 600; //分频系数 | ||
| - | |||
| - | localparam IDLE = 3'd0; | ||
| - | localparam MAIN = 3'd1; | ||
| - | localparam WRITE = 3'd2; | ||
| - | |||
| - | localparam LOW = 1'b0; | ||
| - | localparam HIGH = 1'b1; | ||
| - | |||
| - | //创建数码管的字库，字库数据依段码顺序有关 | ||
| - | //这里字库数据[MSB~LSB]={DP,G,F,E,D,C,B,A} | ||
| - | reg[7:0] seg [15:0]; | ||
| - | initial begin | ||
| - | seg[0] = 8'h3f; // 0 | ||
| - | seg[1] = 8'h06; // 1 | ||
| - | seg[2] = 8'h5b; // 2 | ||
| - | seg[3] = 8'h4f; // 3 | ||
| - | seg[4] = 8'h66; // 4 | ||
| - | seg[5] = 8'h6d; // 5 | ||
| - | seg[6] = 8'h7d; // 6 | ||
| - | seg[7] = 8'h07; // 7 | ||
| - | seg[8] = 8'h7f; // 8 | ||
| - | seg[9] = 8'h6f; // 9 | ||
| - | seg[10] = 8'h77; // A | ||
| - | seg[11] = 8'h7c; // b | ||
| - | seg[12] = 8'h39; // C | ||
| - | seg[13] = 8'h5e; // d | ||
| - | seg[14] = 8'h79; // E | ||
| - | seg[15] = 8'h71; // F | ||
| - | end | ||
| - | //计数器对系统时钟信号进行计数 | + | /* |
| - | reg[9:0] cnt=0; | + | 本设计通过驱动DS18B20Z芯片获取温度数据， |
| - | always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin | + | 需要了解inout类型的接口如何实现双向通信， |
| - | if(!rst_n_in) begin | + | 中间涉及各种不同的延时和寄存器指令操作，注释部分以作简要说明，更多详情需参考数据手册 |
| - | cnt <= 1'b0; | + | */ |
| - | end else begin | + | |
| - | if(cnt>=(CLK_DIV_PERIOD-1)) cnt <= 1'b0; | + | localparam IDLE = 3'd0; |
| - | else cnt <= cnt + 1'b1; | + | localparam MAIN = 3'd1; |
| + | localparam INIT = 3'd2; | ||
| + | localparam WRITE = 3'd3; | ||
| + | localparam READ = 3'd4; | ||
| + | localparam DELAY = 3'd5; | ||
| + | |||
| + | //计数器分频产生1MHz的时钟信号 | ||
| + | reg clk_1mhz; | ||
| + | reg [2:0] cnt_1mhz; | ||
| + | always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin | ||
| + | if(!rst_n_in) begin | ||
| + | cnt_1mhz <= 3'd0; | ||
| + | clk_1mhz <= 1'b0; | ||
| + | end else if(cnt_1mhz >= 3'd5) begin | ||
| + | cnt_1mhz <= 3'd0; | ||
| + | clk_1mhz <= ~clk_1mhz; //产生1MHz分频 | ||
| + | end else begin | ||
| + | cnt_1mhz <= cnt_1mhz + 1'b1; | ||
| + | end | ||
| end | end | ||
| - | end | + | |
| - | + | reg [2:0] cnt; | |
| - | //根据计数器计数的周期产生分频的脉冲信号 | + | reg one_wire_buffer; |
| - | reg clk_div; | + | reg [3:0] cnt_main; |
| - | always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin | + | reg [7:0] data_wr; |
| - | if(!rst_n_in) begin | + | reg [7:0] data_wr_buffer; |
| - | clk_div <= 1'b0; | + | reg [2:0] cnt_init; |
| - | end else begin | + | reg [19:0] cnt_delay; |
| - | if(cnt==(CLK_DIV_PERIOD-1)) clk_div <= 1'b1; | + | reg [19:0] num_delay; |
| - | else clk_div <= 1'b0; | + | reg [3:0] cnt_write; |
| - | end | + | reg [2:0] cnt_read; |
| - | end | + | reg [15:0] temperature; |
| - | + | reg [7:0] temperature_buffer; | |
| - | //使用状态机完成数码管的扫描和74HC595时序的实现 | + | reg [2:0] state = IDLE; |
| - | reg [15:0] data_reg; | + | reg [2:0] state_back = IDLE; |
| - | reg [2:0] cnt_main; | + | //使用1MHz时钟信号做触发完成下面状态机的功能 |
| - | reg [5:0] cnt_write; | + | always@(posedge clk_1mhz or negedge rst_n_in) begin |
| - | reg [2:0] state = IDLE; | + | if(!rst_n_in) begin |
| - | always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin | + | state <= IDLE; |
| - | if(!rst_n_in) begin //复位状态下，各寄存器置初值 | + | state_back <= IDLE; |
| - | state <= IDLE; | + | cnt <= 1'b0; |
| - | cnt_main <= 3'd0; | + | cnt_main <= 1'b0; |
| - | cnt_write <= 6'd0; | + | cnt_init <= 1'b0; |
| - | sdio_out <= 1'b0; | + | cnt_write <= 1'b0; |
| - | sclk_out <= LOW; | + | cnt_read <= 1'b0; |
| - | rclk_out <= LOW; | + | cnt_delay <= 1'b0; |
| - | end else begin | + | one_wire_buffer <= 1'bz; |
| - | case(state) | + | temperature <= 16'h0; |
| - | IDLE:begin //IDLE作为第一个状态，相当于软复位 | + | end else begin |
| - | state <= MAIN; | + | case(state) |
| - | cnt_main <= 3'd0; | + | IDLE:begin //IDLE状态，程序设计的软复位功能，各状态异常都会跳转到此状态 |
| - | cnt_write <= 6'd0; | + | state <= MAIN; //软复位完成，跳转之MAIN状态重新工作 |
| - | sdio_out <= 1'b0; | + | state_back <= MAIN; |
| - | sclk_out <= LOW; | + | cnt <= 1'b0; |
| - | rclk_out <= LOW; | + | cnt_main <= 1'b0; |
| - | end | + | cnt_init <= 1'b0; |
| - | MAIN:begin | + | cnt_write <= 1'b0; |
| - | if(cnt_main >= 3'd5) cnt_main <= 1'b0; | + | cnt_read <= 1'b0; |
| - | else cnt_main <= cnt_main + 1'b1; | + | cnt_delay <= 1'b0; |
| - | case(cnt_main) | + | one_wire_buffer <= 1'bz; |
| - | //对6位数码管逐位扫描 | + | end |
| - | 3'd0: begin | + | MAIN:begin //MAIN状态控制状态机在不同状态间跳转，实现完整的温度数据采集 |
| - | state <= WRITE; //在配置完发给74HC595的数据同时跳转至WRITE状态，完成串行时序 | + | if(cnt_main >= 4'd11) cnt_main <= 1'b0; |
| - | data_reg <= {seg[seg_data_1]|(seg_dot_en[0]?8'h80:8'h00),seg_data_en[0]?8'hfe:8'hff}; | + | else cnt_main <= cnt_main + 1'b1; |
| - | //data_reg[15:8]为段选，data_reg[7:0]为位选 | + | case(cnt_main) |
| - | //seg[seg_data_1] 是根据端口的输入获取相应字库数据 | + | 4'd0: begin state <= INIT; end //跳转至INIT状态进行芯片的复位及验证 |
| - | //seg_dot_en[0]?8'h80:8'h00 是根据小数点显示使能信号 控制SEG1数码管的小数点DP段的电平 | + | 4'd1: begin data_wr <= 8'hcc;state <= WRITE; end //主设备发出跳转ROM指令 |
| - | //seg_data_en[0]?8'hfe:8'hff 是根据数据显示使能信号 控制SEG1数码管的位选引脚的电平 | + | 4'd2: begin data_wr <= 8'h44;state <= WRITE; end //主设备发出温度转换指令 |
| - | end | + | 4'd3: begin num_delay <= 20'd750000;state <= DELAY;state_back <= MAIN; end //延时750ms等待转换完成 |
| - | 3'd1: begin | + | |
| - | state <= WRITE; | + | 4'd4: begin state <= INIT; end //跳转至INIT状态进行芯片的复位及验证 |
| - | data_reg <= {seg[seg_data_2]|(seg_dot_en[1]?8'h80:8'h00),seg_data_en[1]?8'hfd:8'hff}; | + | 4'd5: begin data_wr <= 8'hcc;state <= WRITE; end //主设备发出跳转ROM指令 |
| - | end | + | 4'd6: begin data_wr <= 8'hbe;state <= WRITE; end //主设备发出读取温度指令 |
| - | 3'd2: begin | + | |
| - | state <= WRITE; | + | 4'd7: begin state <= READ; end //跳转至READ状态进行单总线数据读取 |
| - | data_reg <= {seg[seg_data_3]|(seg_dot_en[2]?8'h80:8'h00),seg_data_en[2]?8'hfb:8'hff}; | + | 4'd8: begin temperature[7:0] <= temperature_buffer; end //先读取的为低8位数据 |
| - | end | + | |
| - | 3'd3: begin | + | 4'd9: begin state <= READ; end //跳转至READ状态进行单总线数据读取 |
| - | state <= WRITE; | + | 4'd10: begin temperature[15:8] <= temperature_buffer; end //后读取的为高8为数据 |
| - | data_reg <= {seg[seg_data_4]|(seg_dot_en[3]?8'h80:8'h00),seg_data_en[3]?8'hf7:8'hff}; | + | |
| - | end | + | 4'd11: begin state <= IDLE;data_out <= temperature; end //将完整的温度数据输出并重复以上所有操作 |
| - | 3'd4: begin | + | default: state <= IDLE; |
| - | state <= WRITE; | + | endcase |
| - | data_reg <= {seg[seg_data_5]|(seg_dot_en[4]?8'h80:8'h00),seg_data_en[4]?8'hef:8'hff}; | + | end |
| - | end | + | INIT:begin //INIT状态完成DS18B20Z芯片的复位及验证功能 |
| - | 3'd5: begin | + | if(cnt_init >= 3'd6) cnt_init <= 1'b0; |
| - | state <= WRITE; | + | else cnt_init <= cnt_init + 1'b1; |
| - | data_reg <= {seg[seg_data_6]|(seg_dot_en[5]?8'h80:8'h00),seg_data_en[5]?8'hdf:8'hff}; | + | case(cnt_init) |
| - | end | + | 3'd0: begin one_wire_buffer <= 1'b0; end //单总线复位脉冲拉低 |
| - | default: state <= IDLE; | + | 3'd1: begin num_delay <= 20'd500;state <= DELAY;state_back <= INIT; end //复位脉冲保持拉低500us时间 |
| - | endcase | + | 3'd2: begin one_wire_buffer <= 1'bz; end //单总线复位脉冲释放，自动上拉 |
| - | end | + | 3'd3: begin num_delay <= 20'd100;state <= DELAY;state_back <= INIT; end //复位脉冲保持释放100us时间 |
| - | WRITE:begin | + | 3'd4: begin if(one_wire) state <= IDLE; else state <= INIT; end //根据单总线的存在检测结果判定是否继续 |
| - | if(clk_div) begin //74HC595的串行时钟有速度要求，需要按照分频后的节拍 | + | 3'd5: begin num_delay <= 20'd400;state <= DELAY;state_back <= INIT; end //如果检测正常继续保持释放400us时间 |
| - | if(cnt_write >= 6'd33) cnt_write <= 1'b0; | + | 3'd6: begin state <= MAIN; end //INIT状态操作完成，返回MAIN状态 |
| - | else cnt_write <= cnt_write + 1'b1; | + | default: state <= IDLE; |
| + | endcase | ||
| + | end | ||
| + | WRITE:begin //按照DS18B20Z芯片单总线时序进行写操作 | ||
| + | if(cnt <= 3'd6) begin //共需要发送8bit的数据，这里控制循环的次数 | ||
| + | if(cnt_write >= 4'd6) begin cnt_write <= 1'b1; cnt <= cnt + 1'b1; end | ||
| + | else begin cnt_write <= cnt_write + 1'b1; cnt <= cnt; end | ||
| + | end else begin | ||
| + | if(cnt_write >= 4'd8) begin cnt_write <= 1'b0; cnt <= 1'b0; end //两个变量都恢复初值 | ||
| + | else begin cnt_write <= cnt_write + 1'b1; cnt <= cnt; end | ||
| + | end | ||
| + | //对于WRITE状态中cnt_write来讲，执行过程为：0;[1~6]*8;7;8; | ||
| case(cnt_write) | case(cnt_write) | ||
| - | //74HC595是串行转并行的芯片，3路输入可产生8路输出，而且可以级联使用 | + | //lock data_wr |
| - | //74HC595的时序实现，参考74HC595的芯片手册 | + | 4'd0: begin data_wr_buffer <= data_wr; end //将需要写出的数据缓存 |
| - | 6'd0: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[15]; end //SCK下降沿时SER更新数据 | + | //发送 1bit 数据的用时在60~120us之间，参考数据手册 |
| - | 6'd1: begin sclk_out <= HIGH; end //SCK上升沿时SER数据稳定 | + | 4'd1: begin one_wire_buffer <= 1'b0; end //总线拉低 |
| - | 6'd2: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[14]; end | + | 4'd2: begin num_delay <= 20'd2;state <= DELAY;state_back <= WRITE; end //延时2us时间，保证15us以内 |
| - | 6'd3: begin sclk_out <= HIGH; end | + | 4'd3: begin one_wire_buffer <= data_wr_buffer[cnt]; end //先发送数据最低位 |
| - | 6'd4: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[13]; end | + | 4'd4: begin num_delay <= 20'd80;state <= DELAY;state_back <= WRITE; end //延时80us时间 |
| - | 6'd5: begin sclk_out <= HIGH; end | + | 4'd5: begin one_wire_buffer <= 1'bz; end //总线释放 |
| - | 6'd6: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[12]; end | + | 4'd6: begin num_delay <= 20'd2;state <= DELAY;state_back <= WRITE; end //延时2us时间 |
| - | 6'd7: begin sclk_out <= HIGH; end | + | //back to main |
| - | 6'd8: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[11]; end | + | 4'd7: begin num_delay <= 20'd80;state <= DELAY;state_back <= WRITE; end //延时80us时间 |
| - | 6'd9: begin sclk_out <= HIGH; end | + | 4'd8: begin state <= MAIN; end //返回MAIN状态 |
| - | 6'd10: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[10]; end | + | |
| - | 6'd11: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd12: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[9]; end | + | |
| - | 6'd13: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd14: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[8]; end | + | |
| - | 6'd15: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd16: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[7]; end | + | |
| - | 6'd17: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd18: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[6]; end | + | |
| - | 6'd19: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd20: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[5]; end | + | |
| - | 6'd21: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd22: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[4]; end | + | |
| - | 6'd23: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd24: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[3]; end | + | |
| - | 6'd25: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd26: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[2]; end | + | |
| - | 6'd27: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd28: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[1]; end | + | |
| - | 6'd29: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd30: begin sclk_out <= LOW; sdio_out <= data_reg[0]; end | + | |
| - | 6'd31: begin sclk_out <= HIGH; end | + | |
| - | 6'd32: begin rclk_out <= HIGH; end //当16位数据传送完成后RCK拉高，输出生效 | + | |
| - | 6'd33: begin rclk_out <= LOW; state <= MAIN; end | + | |
| default: state <= IDLE; | default: state <= IDLE; | ||
| endcase | endcase | ||
| - | end else begin | ||
| - | sclk_out <= sclk_out; | ||
| - | sdio_out <= sdio_out; | ||
| - | rclk_out <= rclk_out; | ||
| - | cnt_write <= cnt_write; | ||
| - | state <= state; | ||
| end | end | ||
| - | end | + | READ:begin //按照DS18B20Z芯片单总线时序进行读操作 |
| - | default: state <= IDLE; | + | if(cnt <= 3'd6) begin //共需要接收8bit的数据，这里控制循环的次数 |
| - | endcase | + | if(cnt_read >= 3'd5) begin cnt_read <= 1'b0; cnt <= cnt + 1'b1; end |
| + | else begin cnt_read <= cnt_read + 1'b1; cnt <= cnt; end | ||
| + | end else begin | ||
| + | if(cnt_read >= 3'd6) begin cnt_read <= 1'b0; cnt <= 1'b0; end //两个变量都恢复初值 | ||
| + | else begin cnt_read <= cnt_read + 1'b1; cnt <= cnt; end | ||
| + | end | ||
| + | case(cnt_read) | ||
| + | //读取 1bit 数据的用时在60~120us之间，总线拉低后15us时间内读取数据，参考数据手册 | ||
| + | 3'd0: begin one_wire_buffer <= 1'b0; end //总线拉低 | ||
| + | 3'd1: begin num_delay <= 20'd2;state <= DELAY;state_back <= READ; end //延时2us时间 | ||
| + | 3'd2: begin one_wire_buffer <= 1'bz; end //总线释放 | ||
| + | 3'd3: begin num_delay <= 20'd5;state <= DELAY;state_back <= READ; end //延时5us时间 | ||
| + | 3'd4: begin temperature_buffer[cnt] <= one_wire; end //读取DS18B20Z返回的总线数据，先收最低位 | ||
| + | 3'd5: begin num_delay <= 20'd60;state <= DELAY;state_back <= READ; end //延时60us时间 | ||
| + | //back to main | ||
| + | 3'd6: begin state <= MAIN; end //返回MAIN状态 | ||
| + | default: state <= IDLE; | ||
| + | endcase | ||
| + | end | ||
| + | DELAY:begin //延时控制 | ||
| + | if(cnt_delay >= num_delay) begin //延时控制，延时时间由num_delay指定 | ||
| + | cnt_delay <= 1'b0; | ||
| + | state <= state_back; //很多状态都需要延时，延时后返回哪个状态由state_back指定 | ||
| + | end else cnt_delay <= cnt_delay + 1'b1; | ||
| + | end | ||
| + | endcase | ||
| + | end | ||
| end | end | ||
| - | end | + | |
| + | assign one_wire = one_wire_buffer; | ||
| + | |||
| endmodule | endmodule | ||
| 行 251: | 行 231: | ||
| ====小结==== | ====小结==== | ||
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| - | 本节主要为大家讲解了数码管显示的相关原理及软件设计，需要大家掌握的同时自己创建工程，通过整个设计流程，生成FPGA配置文件加载测试。 | + | 本节主要为大家讲解了DS18B20Z的驱动方法及软件实现，需要大家掌握的同时自己创建工程，通过整个设计流程，生成FPGA配置文件加载测试。 |
| \\ | \\ | ||
| 如果你对Diamond软件的使用不了解，请参考这里：[[lattice_diamond的使用|Diamond的使用]]。 | 如果你对Diamond软件的使用不了解，请参考这里：[[lattice_diamond的使用|Diamond的使用]]。 | ||
| ====相关资料==== | ====相关资料==== | ||
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| - | 使用[[STEP-MXO2第二代]]的数码管扫描程序: 后续会有下载连接 待更新 | + | 使用[[STEP-MXO2第二代]]的基于DS18B20Z的温度计设计程序: 后续会有下载连接 待更新 |
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| - | 使用[[STEP-MAX10]]的数码管扫描程序: 后续会有下载连接 待更新 | + | 使用[[STEP-MAX10]]的基于DS18B20Z的温度计设计程序: 后续会有下载连接 待更新 |
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