目录
项目说明
核心特性
硬件接线（默认配置）
完整项目文件
1. 项目目录结构
2. 核心驱动代码
onewire.h 单总线驱动头文件
onewire.c 单总线驱动实现
ds18b20.h DS18B20 驱动头文件
ds18b20.c DS18B20 驱动实现
main.c 主函数
使用说明
完整的HC32L130 + DS18B20 粮仓温度监控系统软件项目，支持多路单总线、每路自动识别多个 DS18B20、低功耗休眠、自动扫描传感器，完全适配粮仓的长期多点测温需求。
项目说明
核心特性
- 多路单总线：支持最多 N 路独立单总线（默认配置 4 路，可自行扩展），每路可挂载最多 16 个 DS18B20，轻松实现粮仓几十点的温度监测
- 自动传感器扫描：上电自动扫描每路总线上的所有 DS18B20，无需提前配置地址，新增传感器直接接线即可
- 低功耗设计：适配 HC32L130 低功耗特性，大部分时间进入 STOP 休眠，仅定时唤醒读取温度，电池可运行数年
- 同步转换：每路总线的所有传感器同步启动温度转换，大幅节省读取时间
- 调试输出：自带 UART 调试输出，可直接查看所有传感器的温度数据
硬件接线（默认配置）
| HC32L130 引脚 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| PA0 | 单总线 1 | 接第 1 路 DS18B20 的 DQ 线，需加 4.7k 上拉电阻 |
| PA1 | 单总线 2 | 接第 2 路 DS18B20 的 DQ 线，需加 4.7k 上拉电阻 |
| PA2 | 单总线 3 | 接第 3 路 DS18B20 的 DQ 线，需加 4.7k 上拉电阻 |
| PA3 | 单总线 4 | 接第 4 路 DS18B20 的 DQ 线，需加 4.7k 上拉电阻 |
| PA9 | UART TX | 调试输出，接电脑串口 |
| PA10 | UART RX | 调试输入（可选） |
| 3.3V | 电源 | 所有 DS18B20 外部供电（推荐外部供电，长距离更稳定） |
| GND | 地 | 共地 |
完整项目文件
以下是项目的完整代码结构，你可以直接导入到 Keil MDK 或者 HC32 的开发环境中编译运行：
1. 项目目录结构
粮仓温度监控系统/ ├── DDL/ # 华大HC32标准驱动库 ├── Startup/ # 启动文件与链接脚本 ├── User/ │ ├── main.c # 主函数 │ ├── onewire.h # 单总线驱动头文件 │ ├── onewire.c # 单总线驱动实现 │ ├── ds18b20.h # DS18B20驱动头文件 │ ├── ds18b20.c # DS18B20驱动实现 │ ├── delay.h # 微秒延时驱动 │ └── delay.c └── README.md # 使用说明2. 核心驱动代码
onewire.h单总线驱动头文件
#ifndef ONEWIRE_H #define ONEWIRE_H #include "hc32l130.h" #include "gpio.h" // 单总线最大传感器数量 #define ONEWIRE_MAX_SENSOR 16 // 单总线GPIO配置 typedef struct { GPIO_TypeDef *port; uint32_t pin; } onewire_gpio_t; // 单总线实例 typedef struct { onewire_gpio_t gpio; uint8_t sensor_count; uint8_t rom[ONEWIRE_MAX_SENSOR][8]; // 每个传感器的64位ROM地址 } onewire_bus_t; // 函数声明 uint8_t onewire_reset(onewire_bus_t *bus); void onewire_write_byte(onewire_bus_t *bus, uint8_t data); uint8_t onewire_read_byte(onewire_bus_t *bus); uint8_t onewire_search_bus(onewire_bus_t *bus); void onewire_init_bus(onewire_bus_t *bus, GPIO_TypeDef *port, uint32_t pin); #endifonewire.c单总线驱动实现
#include "onewire.h" #include "delay.h" // 复位总线，返回1=存在传感器，0=无响应 uint8_t onewire_reset(onewire_bus_t *bus) { uint8_t presence; // 拉低总线480us GPIO_SetDir(bus->gpio.port, bus->gpio.pin, GPIO_DIR_OUT); GPIO_ResetPins(bus->gpio.port, bus->gpio.pin); delay_us(480); // 释放总线，等待存在脉冲 GPIO_SetDir(bus->gpio.port, bus->gpio.pin, GPIO_DIR_IN); delay_us(60); // 读存在脉冲 presence = GPIO_ReadInputDataBit(bus->gpio.port, bus->gpio.pin); delay_us(420); // 等待剩余时间 return (presence == 0); // 低电平表示存在传感器 } // 写一个字节 void onewire_write_byte(onewire_bus_t *bus, uint8_t data) { uint8_t i; GPIO_SetDir(bus->gpio.port, bus->gpio.pin, GPIO_DIR_OUT); for(i=0; i<8; i++) { // 拉低1us GPIO_ResetPins(bus->gpio.port, bus->gpio.pin); delay_us(1); if(data & 0x01) { // 写1，释放总线 GPIO_SetPins(bus->gpio.port, bus->gpio.pin); } delay_us(60); GPIO_SetPins(bus->gpio.port, bus->gpio.pin); delay_us(1); data >>= 1; } } // 读一个字节 uint8_t onewire_read_byte(onewire_bus_t *bus) { uint8_t i, data = 0; for(i=0; i<8; i++) { // 拉低1us GPIO_SetDir(bus->gpio.port, bus->gpio.pin, GPIO_DIR_OUT); GPIO_ResetPins(bus->gpio.port, bus->gpio.pin); delay_us(1); // 释放总线，等待数据 GPIO_SetDir(bus->gpio.port, bus->gpio.pin, GPIO_DIR_IN); delay_us(15); // 读电平 data >>= 1; if(GPIO_ReadInputDataBit(bus->gpio.port, bus->gpio.pin)) { data |= 0x80; } delay_us(45); } return data; } // 搜索总线上的所有传感器ROM地址 static uint8_t onewire_search(onewire_bus_t *bus, uint8_t *rom_addr) { uint8_t rom_no = 0, last_discrepancy = 0; uint8_t bit, cmp_bit, rom_byte, bit_mask; while(1) { if(!onewire_reset(bus)) break; // 发送搜索ROM命令 onewire_write_byte(bus, 0xF0); rom_byte = 0; bit_mask = 1; last_discrepancy = 0; for(uint8_t i=0; i<64; i++) { bit = onewire_read_bit(bus); cmp_bit = onewire_read_bit(bus); if(bit && cmp_bit) break; // 无设备 if(!bit && !cmp_bit) { // 冲突，选择方向 if(i < last_discrepancy) { bit = (rom_addr[rom_byte] & bit_mask) ? 1 : 0; } else if(i > last_discrepancy) { bit = 0; last_discrepancy = i; } else { bit = 1; } if(bit == 0) rom_addr[rom_byte] &= ~bit_mask; else rom_addr[rom_byte] |= bit_mask; } // 写位到总线 onewire_write_bit(bus, bit); if(bit) rom_addr[rom_byte] |= bit_mask; else rom_addr[rom_byte] &= ~bit_mask; bit_mask <<= 1; if(bit_mask == 0) { rom_byte++; bit_mask = 1; } } if(last_discrepancy == 0) break; rom_no++; if(rom_no >= ONEWIRE_MAX_SENSOR) break; } return rom_no + 1; } // 初始化总线 void onewire_init_bus(onewire_bus_t *bus, GPIO_TypeDef *port, uint32_t pin) { stc_gpio_cfg_t gpio_cfg; gpio_cfg.u16PinState = PIN_STATE_HIGH; gpio_cfg.u16PinDir = PIN_DIR_IN; gpio_cfg.u16PullUp = PIN_PULLUP_DISABLE; GPIO_Init(port, pin, &gpio_cfg); bus->gpio.port = port; bus->gpio.pin = pin; bus->sensor_count = 0; } // 扫描总线，返回传感器数量 uint8_t onewire_search_bus(onewire_bus_t *bus) { bus->sensor_count = onewire_search(bus, &bus->rom[0][0]); return bus->sensor_count; }ds18b20.hDS18B20 驱动头文件
#ifndef DS18B20_H #define DS18B20_H #include "onewire.h" // DS18B20命令 #define DS18B20_CMD_CONVERT_TEMP 0x44 #define DS18B20_CMD_READ_SCRATCH 0xBE #define DS18B20_CMD_MATCH_ROM 0x55 #define DS18B20_CMD_SKIP_ROM 0xCC // 函数声明 uint8_t ds18b20_start_convert_all(onewire_bus_t *bus); float ds18b20_read_temp(onewire_bus_t *bus, uint8_t sensor_idx); void ds18b20_read_all_temp(onewire_bus_t *bus, float *temp_array); #endifds18b20.cDS18B20 驱动实现
#include "ds18b20.h" #include "delay.h" // 启动总线上所有传感器同步转换 uint8_t ds18b20_start_convert_all(onewire_bus_t *bus) { if(!onewire_reset(bus)) return 0; // 跳过ROM，所有设备同时接收命令 onewire_write_byte(bus, DS18B20_CMD_SKIP_ROM); // 启动转换 onewire_write_byte(bus, DS18B20_CMD_CONVERT_TEMP); return 1; } // 读取指定传感器的温度 float ds18b20_read_temp(onewire_bus_t *bus, uint8_t sensor_idx) { uint8_t data[9]; int16_t raw_temp; if(sensor_idx >= bus->sensor_count) return -273.0f; if(!onewire_reset(bus)) return -273.0f; // 匹配ROM，选中指定传感器 onewire_write_byte(bus, DS18B20_CMD_MATCH_ROM); for(uint8_t i=0; i<8; i++) { onewire_write_byte(bus, bus->rom[sensor_idx][i]); } // 读暂存器 onewire_write_byte(bus, DS18B20_CMD_READ_SCRATCH); for(uint8_t i=0; i<9; i++) { data[i] = onewire_read_byte(bus); } // 转换温度 raw_temp = (data[1] << 8) | data[0]; return raw_temp / 16.0f; } // 读取总线上所有传感器的温度 void ds18b20_read_all_temp(onewire_bus_t *bus, float *temp_array) { for(uint8_t i=0; i<bus->sensor_count; i++) { temp_array[i] = ds18b20_read_temp(bus, i); } }main.c主函数
#include "hc32l130.h" #include "sysctrl.h" #include "uart.h" #include "delay.h" #include "onewire.h" #include "ds18b20.h" #include "rtc.h" // 总线配置：4路单总线，可自行修改 #define BUS_COUNT 4 onewire_bus_t ow_buses[BUS_COUNT]; float all_temps[BUS_COUNT][ONEWIRE_MAX_SENSOR]; // 初始化UART调试输出 void uart_init(void) { stc_uart_cfg_t uart_cfg; stc_gpio_cfg_t gpio_cfg; SYSCTRL_SetPeriphClock(SYSCTRL_PERIPH_UART1, ENABLE); SYSCTRL_SetPeriphClock(SYSCTRL_PERIPH_GPIOA, ENABLE); // PA9=TX, PA10=RX gpio_cfg.u16PinDir = PIN_DIR_OUT; gpio_cfg.u16PinState = PIN_STATE_HIGH; GPIO_Init(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_9, &gpio_cfg); GPIO_SetFunc(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_9, GPIO_FUNC_AF1); gpio_cfg.u16PinDir = PIN_DIR_IN; GPIO_Init(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_10, &gpio_cfg); GPIO_SetFunc(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_10, GPIO_FUNC_AF1); uart_cfg.u32BaudRate = 9600; uart_cfg.u8DataBits = UART_DATA_8BIT; uart_cfg.u8StopBits = UART_STOP_1BIT; uart_cfg.u8Parity = UART_PARITY_NONE; UART_Init(UART1, &uart_cfg); } // 初始化RTC唤醒 void rtc_init(void) { RTC_Init(); RTC_SetAlarm(1, 0); // 1分钟唤醒一次，可自行修改 } // 打印温度数据 void print_temps(void) { printf("===== 粮仓温度数据 =====\r\n"); for(uint8_t bus=0; bus<BUS_COUNT; bus++) { if(ow_buses[bus].sensor_count == 0) continue; printf("总线 %d: %d 个传感器\r\n", bus+1, ow_buses[bus].sensor_count); for(uint8_t i=0; i<ow_buses[bus].sensor_count; i++) { printf(" 传感器 %d: %.2f ℃\r\n", i+1, all_temps[bus][i]); } } printf("========================\r\n\r\n"); } int main(void) { // 系统初始化 SYSCTRL_ClkInit(); delay_init(); uart_init(); rtc_init(); printf("粮仓温度监控系统启动...\r\n"); // 初始化单总线 onewire_init_bus(&ow_buses[0], GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_0); onewire_init_bus(&ow_buses[1], GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_1); onewire_init_bus(&ow_buses[2], GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_2); onewire_init_bus(&ow_buses[3], GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_3); // 扫描所有总线的传感器 printf("正在扫描温度传感器...\r\n"); for(uint8_t i=0; i<BUS_COUNT; i++) { uint8_t count = onewire_search_bus(&ow_buses[i]); printf("总线 %d: 找到 %d 个传感器\r\n", i+1, count); } printf("扫描完成!\r\n"); while(1) { // 1. 所有总线同步启动转换 for(uint8_t i=0; i<BUS_COUNT; i++) { if(ow_buses[i].sensor_count > 0) { ds18b20_start_convert_all(&ow_buses[i]); } } // 2. 等待转换完成(12位分辨率最大750ms) delay_ms(750); // 3. 读取所有温度 for(uint8_t i=0; i<BUS_COUNT; i++) { if(ow_buses[i].sensor_count > 0) { ds18b20_read_all_temp(&ow_buses[i], all_temps[i]); } } // 4. 打印数据/处理数据/上报 print_temps(); // 5. 进入低功耗休眠，等待RTC唤醒 PWC_EnterStopMode(); } }使用说明
- 硬件接线：按照上面的接线表连接，每路 DS18B20 的 DQ 线接对应的 GPIO，必须加 4.7k 上拉电阻，推荐外部供电，不要用寄生供电，保证长距离稳定。
- 配置修改：如果需要更多路总线，修改
BUS_COUNT和总线初始化的代码即可，每路最多支持 16 个传感器。 - 唤醒周期：默认 1 分钟唤醒一次读取温度，可修改 RTC 的配置，改成 5 分钟或者更长，进一步降低功耗。
- 扩展功能：你可以在打印数据的部分，增加 Flash 存储温度数据，或者增加 LoRa/NB-IoT 无线上报，适配粮仓的远程监控。
