Matrix - Temperature Sensor/zh

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English

1 介绍

Temperature Sensor
  • 模块Matrix-Temperature_Sensor用于检测温度。
  • 搭载了一颗TO-92封装的DS18B20芯片。从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根GPIO, 出厂时已经给定了唯一的序列号。
  • 测量范围是-55摄氏度到+125摄氏度，可选9-bit或12-bit，在-10摄氏度到+85摄氏度时可以精确到0.5度，采用一线协议通讯。V对应电源引脚，G对应地引脚，S对应数据引脚。

2 特性

  • -55摄氏度到+125摄氏度
  • 一线协议
  • 体积小巧
  • 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
  • PCB尺寸（mm）:8X24

温度传感器PCB

  • 引脚说明:
名称 描述
S GPIO
V 电源5V
G 地

3 工作原理

DS18B20低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：https://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

  • nanopi分支用于支持NanoPi；
  • nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
  • tiny4412分支用于支持Tiny4412；
  • raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例 

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库 

$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Temperature_Sensor和NanoPi 2：
Matrix-Temperature_Sensor_nanopi_2

连接说明：

Matrix-Temperature Sensor NanoPi 2
S Pin7
V Pin4
G Pin6

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Temperature_Sensor对应的测试程序为matrix-temp_sensor。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

5.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod w1-gpio.ko

运行模块Matrix-Temperature_Sensor的测试程序。

$ matrix-temp_sensor

运行效果如下：
matrix-temperature_sensor_result

5.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    char temperature[BUF_SIZE];
    memset(temperature, 0, BUF_SIZE);
    if (ds18b20Read(temperature) > 0) {
        printf("Temperature = %.3f C\n", atoi(temperature)/1000.0);
    } else {
        printf("Fail to get temperature\n");        
    }
    return 0;
}

6 与NanoPi M2连接使用

6.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Temperature_Sensor和NanoPi M2：
Matrix-Temperature_Sensor_nanopi_M2

连接说明：

Matrix-Temperature Sensor NanoPi M2
S Pin7
V Pin4
G Pin6

6.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi_M2分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi_M2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi M2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Temperature_Sensor对应的测试程序为matrix-temp_sensor。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi M2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

6.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi M2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi M2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod w1-gpio.ko

运行模块Matrix-Temperature_Sensor的测试程序。

$ matrix-temp_sensor

运行效果如下：
matrix-temperature_sensor_result

6.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    char temperature[BUF_SIZE];
    memset(temperature, 0, BUF_SIZE);
    if (ds18b20Read(temperature) > 0) {
        printf("Temperature = %.3f C\n", atoi(temperature)/1000.0);
    } else {
        printf("Fail to get temperature\n");        
    }
    return 0;
}

7 与NanoPC-T2连接使用

7.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Temperature_Sensor和NanoPC-T2：
Matrix-Temperature_Sensor_NanoPC-T2

连接说明：

Matrix-Temperature Sensor NanoPC-T2
S Pin14
V Pin29
G Pin30

7.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到NanoPC-T2分支 

$ cd matrix
$ git checkout NanoPC-T2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPC-T2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Temperature_Sensor对应的测试程序为matrix-temp_sensor。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPC-T2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

7.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPC-T2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPC-T2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod w1-gpio.ko

运行模块Matrix-Temperature_Sensor的测试程序。

$ matrix-temp_sensor

运行效果如下：
matrix-temperature_sensor_result

7.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    char temperature[BUF_SIZE];
    memset(temperature, 0, BUF_SIZE);
    if (ds18b20Read(temperature) > 0) {
        printf("Temperature = %.3f C\n", atoi(temperature)/1000.0);
    } else {
        printf("Fail to get temperature\n");        
    }
    return 0;
}

8 与NanoPi连接使用

8.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器，参考wiki: NanoPi & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi内核源代码并编译: 

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage，重新制作SD卡即可。

8.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Temperature_Sensor和NanoPi：
matrix-temperature_sensor_nanopi

连接说明：

Matrix-Temperature Sensor NanoPi
S Pin7
V Pin4
G Pin6

8.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Temperature_Sensor对应的测试程序为matrix-temp_sensor。

8.4 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Temperature_Sensor的测试程序。

$ matrix-temp_sensor

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

8.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    char temperature[BUF_SIZE];
    memset(temperature, 0, BUF_SIZE);
    if (ds18b20Read(temperature) > 0) {
        printf("Temperature = %.3f C\n", atoi(temperature)/1000.0);
    } else {
        printf("Fail to get temperature\n");        
    }
    return 0;
}

9 与Tiny4412连接使用

9.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

9.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Temperature_Sensor和Tiny4412：
matrix-temperature_sensor_tiny4412

连接说明：

Matrix-Temperature Sensor Tiny4412
S GPIO1 S
V GPIO1 5V
G GPIO1 GND

9.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到tiny4412分支 

$ cd matrix
$ git checkout tiny4412

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Temperature_Sensor对应的测试程序为matrix-temp_sensor。

9.4 运行测试程序

将带有UbuntuCore系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到Tiny4412的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入Tiny4412，上电启动，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Temperature_Sensor的测试程序。

$ matrix-temp_sensor

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

9.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    char temperature[BUF_SIZE];
    memset(temperature, 0, BUF_SIZE);
    if (ds18b20Read(temperature) > 0) {
        printf("Temperature = %.3f C\n", atoi(temperature)/1000.0);
    } else {
        printf("Fail to get temperature\n");        
    }
    return 0;
}

10 与RaspberryPi连接使用

11 与Arduino连接使用

12 相关资料

DS18B20.pdf

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