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凡亿专栏 | 嵌入式软件,单总线通信的分层结构设计
嵌入式软件,单总线通信的分层结构设计

1.前言 

onewire(单总线) 是DALLAS公司推出的外围串行扩展总线技术总线,顾名思义,它是采用一根信号线进行通信,既传输时钟信号又传输数据,而且能够进行双向通信,具有节省I/O口线、资源结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。

常用到单总线的器件,一般是温度传感器、EEPROM、唯一序列号芯片等,如DS18B20、DS2431。

在使用单总线时,往往很少CPU会提供硬件单总线,几乎都是根据单总线标准的时序图,通过普通IO翻转模拟实现单总线。而在模式实现时序图的过程中,需要根据CPU时钟频率等条件进行时序时间计算,如果更换CPU后,需要重新计算时序时间,如果时序代码和器件外设控制代码集成在一起,则代码改动比较大。

或者同一CPU需要模拟多根单总线时,传统的“复制”方式使得程序显得累赘,还增加ROM占用空间。因此,可以利用“函数指针”的方式,将时序部分抽象出来,达到“复用”代码的效果,减少重复代码编写。

2.onewire 抽象 2.1 onewire 结构体

onewire结构体主要是对与CPU底层相关的操作抽象分离,调用时只需将该结构体地址(指针)作为函数入口参数,通过该指针实现对底层函数的回调。该结构体我们命名为“struct ops_onewire_dev”,其原型如下:

struct ops_onewire_dev
{
 void (*set_sdo)(int8_t state);
    uint8_t (*get_sdo)(void);
    void (*delayus)(uint32_t us);
};

其中:1)set_sdo:IO输出1bit,包括时钟和数据。2)get_sdo:IO输入1bit,包括时钟和数据。3)delayus:时序延时函数,根据CPU频率进行计算。

2.2 onewire 对外接口extern uint8_t ops_onewire_reset(struct ops_onewire_dev *onewire);
extern int ops_onewire_read(struct ops_onewire_dev *onewire,void *buff,int size);
extern int ops_onewire_write(struct ops_onewire_dev *onewire,void *buff,int size);

1)分别为复位函数、读函数、写函数。2)入口首参数为“struct ops_onewire_dev”结构体指针,此部分就是硬件层相关,需要后期初始化的. 3)其余入口参数易于理解,读/写缓存及数据大小。

2.3 onewire 抽象接口实现

分别实现上述三者函数接口。

2.3.1 复位函数

复位函数,在单总线初始化外设器件时需要用到,用于判断总线与器件是否通信上,类似“握手”的动作。如图,为DS18B20的复位时序图,以下与单总线相关的时序图,都是以DS18B20为例,因为此芯片为单总线应用的经典。

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