來源：電子開發網ds18b20是dallas公司生產的一線式數字溫度傳感器，采用3引腳to-92型小體積封裝；溫度測量范圍為-55℃～+125℃，可編程為9位～12位a/d轉換精度，測溫分辨率可達0.0625℃，被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出。

    一線式(1-wire)串行總線是利用1條信號線就可以與總線上若干器件進行通信。具體應用中可以利用微處理器的i/o端口對ds18b20直接進行通信，也可以通過現場可編程門陣列(fpga)等可編程邏輯器件(pld)實現對1-wire器件的通信。

    本文介紹利用actel公司的proasicplus系列fpga實現與ds18b20的通信功能。fpga可以將讀出ds18b20的48位id號和12位溫度測量結果保存在內部寄存器中，微處理器可以隨時快速地從fpga寄存器中讀取這些信息。

    一般在使用ds18b20時往往采用微處理器的i/o端口實現與該器件的通信，這種方法雖然比較容易和方便，但是，因為ds18b20的一線式串行總線對時序要求比較嚴格，因此，為了保證與ds18b20的通信可靠性，微處理器與ds18b20通信時需要采用關閉中斷的辦法，以防止操作時序被中斷服務破壞。

    利用fpga實現與ds18b20通信不存在被迫關閉中斷的情況，可以滿足對實時性要求嚴格的應用要求。

    2proasicplus系列fpga簡介

    proasicplus系列fpga是actel公司推出的基于flash開關編程技術的現場可編程門陣列，包括從7．5萬門的apa075型到100萬門的apal000型，具有高密度、低功耗、非易失、含有嵌入式ram及可重復編程等特點。

    因為proasicplus系列fpga基于flash技術，利用flash開關保存內部邏輯，因此不需要另外的器件。由于不需要上電配置過程，因此具備上電就立即工作的特點。不用配置器件，系統的保密性提高。

    筆者在電力監控的產品中利用apa150型fpga實現了邏輯控制、a/d采樣控制和fifo存儲等功能，并利用剩余的資源實現了ds18b20的通信功能。apa150在整個系統中充當協處理器，使主cpu從繁重的實時處理中解脫出來。

    3ds18b20簡介

    3．1內部結構

    ds18b20的內部結構如圖1所示，主要由以下幾部分組成：64位rom、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器th(溫度高)和tl(溫度低)、配置寄存器、暫存寄存器(scratchpad)、存儲器控制邏輯。dq為數字信號輸入/輸出端。

    rom中的64(8位產品家族編號、48位id號、8位crc)位序列號是出廠前刻好的，這64位序列號具有惟一性，每個ds18b20的64位序列號均不相同。

    8位crc生成器可以完成通信時的校驗。

    暫存寄存器有9個字節，包含溫度測量結果、溫度報警寄存器、crc校驗碼等內容。

    3.2操作步驟

    對ds18b20的操作分為3個步驟：初始化、rom命令和ds18b20功能命令。

    3.2.1初始化

    fpga要與ds18b20通信，首先必須完成初始化。fpga產生復位信號，ds18b20返回響應脈沖。

    3.2.2rom命令

    該步驟完成fpga與總線上的某一具體ds18b20建立聯系。rom命令有搜尋rom(searchrom)、讀rom(readrom)、匹配rom(matchrom)、忽略rom(skiprom)、報警查找等命令(alarmsearch)。

    這里，fpga只連接1個ds18b20，因此只使用讀rom命令，來讀取ds18b20的48位id號。

    3.2.3ds18b20功能命令

    fpga在該步驟中完成溫度轉換(convertt)、寫暫存寄存器(writescratchpad)、讀暫存寄存器(readscratchpad)、拷貝暫存寄存器(copyscratchpad)、裝載暫存器寄存器(recalle2)、讀供電模式命令(readpowersupply)。

    文中不用溫度報警功能，因此在本步驟中只需完成溫度轉換，然后通過讀暫存寄存器命令完成溫度轉化的結果。

    3.3操作時序

    2所示。從時序圖中可以看出，對ds18b20的操作時序要求比較嚴格。利用fpga可以實現這些操作時序。

    4fpga與ds18b20的通信

    4.1ds18b20的操作模塊

    fpga需