温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法

### 温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法 #### 引言 温度传感器DS18B20是一种广泛应用的数字温度传感器，它采用单总线接口技术，这意味着只需要一条数据线即可实现与微处理器之间的通信，极大地简化了系统布线，并降低了成本。DS18B20具有每个设备独有的64位序列号(含8位CRC校验码)，这使得在同一总线上可以挂载多个传感器，并通过特定的协议和时序来区分它们。在多点温度检测系统中，为了高效管理和控制这些传感器，开发了一种批量搜索算法，用于快速准确地获取所有DS18B20传感器的序列号。 #### 序列号搜索协议 在DS18B20中，每个传感器的序列号由64位组成，其中包括一个8位的CRC校验码，确保数据传输的准确性。序列号的搜索过程是基于特定的协议进行的，主要包括以下几个步骤： 1. **搜索命令**: 当系统需要获取传感器序列号时，首先向总线发送一个序列号搜索命令(0xf0)。 2. **逐位读写**: 从序列号的第一个比特开始，系统依次读取原码、反码，并根据读取的结果回写比特值。这个过程会重复进行，直到序列号的最后一个比特被读取完毕。 3. **排除机制**: 在读写比特的过程中，只有那些序列号与已读取比特相匹配的传感器才会继续响应。那些不匹配的传感器会将它们的数据输出口切换为高阻态，不再参与后续的搜索过程。 4. **读取比特的含义**: - **01**: 表示当前比特值为0。 - **10**: 表示当前比特值为1。 - **00**: 表示存在多个传感器，需要进一步分支搜索。 - **11**: 表示搜索结束，没有更多的传感器需要搜索。 #### 批量搜索算法 在实际应用中，单总线上可能会连接多个DS18B20传感器。因此，为了有效地管理这些传感器并获取它们的序列号，开发了一种批量搜索算法。该算法的关键在于如何高效地遍历所有可能的序列号，并确保不会遗漏任何传感器。 1. **完整性**: 算法必须能够无遗漏地搜索出总线上所有传感器的序列号，这意味着对于每一个分支点都需要进行两次搜索，分别沿着0和1两个方向。 2. **有效性**: 为了避免重复搜索同一个传感器，算法需要确保每个序列号只被搜索一次。 3. **算法基本思想**: - 每个序列号搜索只在上一个序列号搜索产生的最后一个有效分支点改变搜索方向，从而获得一个新的序列号。 - 有效分支点是指在当前搜索路径中出现但未经过改变搜索方向处理的分支点；无效分支点则是已经处理过的分支点。 - 每次搜索过程结束后都会产生一个最后的有效分支点，称为下一个序列号搜索的“末点”。 4. **算法具体步骤**: - 设置初始状态: 假想序列号第0比特的前一个比特是一个分支点，这个分支点只搜索取0方向。 - 进行序列号搜索: 对于每个序列号搜索，只在末点改变搜索方向，并更新末点寄存器。 - 记录传感器数量: 使用传感器数量累计寄存器记录已找到的传感器数量。 - 判断搜索结束: 当末点退回到初始的假想分支点时，表示所有的传感器都已经被搜索完成。 通过以上步骤，批量搜索算法能够高效、完整地搜索出单总线上所有DS18B20传感器的序列号，并确保每个传感器只被搜索一次，从而提高了系统的性能和可靠性。