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数字温度传感器DS1621在Linux下的IIC接口驱动设计

作者:时间:2011-03-22来源:网络收藏

总线作为一种申行传输总线,其使用连线少,结构简单,是一种应用广泛的高性能总线方式。而作为一个源代码公开、易于裁剪的操作系统,非常适合于嵌入式系统的应用。操作系统下的嵌入式设备,通过总线,实现ARM与外围模块间的协同工作,有着广泛的应用。

1 总线协议以及选用芯片功能
1.1 IIC总线的特点以及工作协议
IIC串行总线由两根信号线组成:一根双向传输的数据线SDA;另一根是时钟线SCL。IIC总线通过简单的结构即能实现半双工的同步数据传输。
IIC总线采用一主多从的运行机制,在同一时间只能有一台设备作为主设备,总线的运行由主设备控制,主设备控制数据的传送起始信号、发出时钟信号、从机地址信号、数据信号,由接收数据方在传送结束时发出应答信号,每个IIC总线上的设备都有一个唯一的地址,和主设备进行通信。
IIC总线时序如图1所示,在IIC总线使用过程中,传输开始和停止的条件如下:当SCL持续为“1”而SDA从“1”变为“0”时表示将要开始发送数据;而当SCL持续为“1”而SDA从“0”变为“1”表示停止发送数据。其中SDA线上的数据在时钟线SCL为“1”期间必须是稳定的,只有当SCL线上的时钟信号为低时数据线上的状态才能改变。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/162269.htm


SDA线上的每个字节必须为8位,每次传输的字节数不限制,每发送1个字节都有1个ACK应答位。
1.2 选用ARM9芯片功能介绍
MCU采用某公司的S3C2440芯片,S3C2440A是某公司的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器,主要面向手持设备以及高性价比、低功耗的应用,且集成了1个IIC总线控制器,能够方便的与带有IIC外设的通信。
1.3 的芯片功能介绍
是DALLAS公司生产的一种功能强大的和恒温控制器。与IIC总线兼容,一片控制器控制可控制多达8片的,工作电压为2.7~5.5 V,适用于低功耗应用系统。
DS1621可作为恒温控制器单独使用,也可通过2线在ARM的控制下完成的测量及计算。可以通过寄存器设置调整。DS1621无需外围元件即可测量温度,结果以9位量(两字节)给出,测量范围为-55~+155℃,精度为0.5℃:典型转换时间为1 s。

2 电路结构
采用了S3C2440作为电路中的主设备,控制IIC总线上从器件,由主设备控制IIC总线上的时钟信号以及各种数据信号。采用2片DS16 21作为IIC总线上的从设备,由于DS1621具备IIC总线接口,可直接与S3C2440的SDA和SCL脚相接,通过对DS1621的A2、A1、A0脚(5、6、7脚)组合输入不同的片选信号,可以确定其在IIC总线下工作的从机地址。因为IIC从设备一般都是MOS工艺,所以总线都有上拉电阻。工作时,通过IIC总线将DS1621设置为温度功能和逐次获取数据的工作方式,电路的原理图如图2所示。



3 程序设计
下的程序将所有设备看作文件,驱动程序则为应用程序和硬件设备之间提供了操作访问的接口,使应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备操作访问。Linux内核把驱动程序划分为3种类型:字符设备、块设备和网络设备。其中,字符设备和块设备可以像文件一样被访问。DS1621的IIC驱动属于字符设备。
开始工作时,DS1621的工作方式是由片上的设置/状态寄存器来决定的:1)当通过IIC总线向DS1621写入读写设置命令ACh之后ARM发出的一字节将设置DS1621的工作方式,然后发出温度转换命令EEh,读温度命令AAh;2)DONE比特位表示工作在测温功能时,温度数据已转换完毕,保存在非易失性寄存器中;3)THF、TLF是DS1621作为恒温器时的状态标识位,当超过TH预置值或低于TL预置值时被置为1;4)1SHOT为一次模式位,该位为1时每次收到温度转换命令就执行一次温度转换,为0时将执行连续温度转换。DS1621寄存器配置如图3所示。


在调试过程中发现,若使用连续转换模式时,在极少数情况下出现数据明显不正确,故采用了逐次读取数据模式,即逐次配置DS1621的温度转换,逐次获取数据,并每次判断DS1621工作状态、数据范围和精度,从而获得了更加稳定、精确的实验结果。
驱动程序的功能包括:初始化以及释放硬件设备;S3C2440通过IIC总线对DS1621的控制寄存器进行配置;S3C2440读取DS1621寄存器内的温度数据,通过接口函数,将数据从内核空间发送到用户空间。驱动程序设计流程图如图4所示。


3.1 设备驱动的主要函数
对于字符设备,Linux内核对这些操作进行了统一的抽象,把它们定义在结构体file-operation中。通常,字符设备提供给应用程序的是一个流控制接口,主要包括open、release、read、ioctl等。

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