树莓派下DS18B20获取实时温度

文章目录

1. DS18B20温度传感器
2. DS18B20安装及配置
3.基础代码逻辑分析
- 3.1 逻辑分析
- 3.2 阶段代码示例
4. 代码及运行结果
- 4.1 全部代码
- 4.1 运行结果

1. DS18B20温度传感器

DS18B20是比较常用到的温度传感器，采用单总线控制。是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。
这里对于它就不进行过多的讲解，主要讲解如何在树莓派上用它来获取温度。详细资料参考：DS18B20介绍。

2. DS18B20安装及配置

DS18B20的接线连接参照下图，VCC接3.3v的引脚，GND接地，DQ线连在GPIO04上。

接好线之后，我们要配置内核启动后自动加载一线协议驱动，在命令行键入sudo raspi-config，依次选择如下选项，就可以使能内核以一线协议（1-wire）驱动模块。

然后命令行键入vim /boot/config.txt，并在最后一行添加 dtoverlay=w1-gpio-pullup,gpiopin=4。（这里的4就是pin7，应该是采用BCM GPIO的标准）。
随后sudo reboot重启系统，键入 lsmod | grep w1 检查系统是否已经自动加载一线协议的驱动模块。

我们知道Linux下“一切皆文件”，DS18B20的文件就在“/sys/bus/w1/devices/”下

这个叫“28-041731f7c0ff”的文件夹是我用的这个DS18B20的产品序列号，然后在这个文件夹里面的“w1_slave”里就存放着实时的温度，我们可以看一看

前面那些数据我们不管他，可以看到“t=11250”，这个就是我这个设备上的实时温度（11.25℃）。了解到这些之后，我们来捋一捋代码里面要用什么样的方式来读取这个温度，并显示出来。

3.基础代码逻辑分析

3.1 逻辑分析

如果我们人为的想要在树莓派上读取温度，我们需要转到相应路径下去，查看相应的文件即可，但是我们编写程序的时候，为了得到更广泛的适用性，并不能直接简单粗暴地用read()去读取相应路径下的文件，因为每个DS18B20的产品序列号不一样，那么温度保存文件的路径也就会不一样。

因为序列号不同的缘故，我们的代码需要逐步实现如下功能：

step1. 用opendir()和readdir()的组合，打开每个设备都一样的默认路径（/sys/bus/w1/devices/），并读取路径下的内容。

step2. 找出默认路径下“28-”开头的的文件夹，并将其名称保存到一个缓存区中，然后用这个缓存区的内容来更新目标路径。

step3. 用open()和read()读取目标路径的内容，找出其中“t=”的部分，并记录下来。随后便可以简单粗暴的一个printf()将实时温度打印到标准输出上。

3.2 阶段代码示例

依照上面的思路，我们可以先做出前两部分寻找目标路径的代码，这里我用了strstr()来找以“28-”开头的文件夹。还用了strncat()来更新目标文件路径。

strstr()的作用是判断前者字符串中是否包含有后者字符串的内容，若包含，返回其第一次出现的首地址，若无则返回NULL
strncat()的作用是在一个字符串的后面加上另一个字符串，并且能保证前者的剩余空间足够放下后者。

if((dir = opendir(path)) == NULL )                            //打开文件夹并判断成败{printf("Open directory failed: %s", strerror(errno));    //失败打印提示return -1;}while((direntp = readdir(dir)) != NULL)                        //读取文件夹内容，用direntp保存其地址{/***************************步骤1和步骤2的假想分割线********************************/if(strstr(direntp->d_name, "28"));                        //用if循环找“28-”开头的文件夹{strcpy(dstfile, direntp->d_name);                    //将目标路径文件夹保存到缓冲区flag = 1;                                          //成功找到“28-”开头的文件夹的标志，}}closedir(dir);                                //关闭文件夹if(flag != 1)                                               //利用标志判断有没有成功找到“28-”开头的文件夹{printf("Can not found the temperature file.\n");       return -2;}strncat(path, dstfile, sizeof(path));                //给默认路径加上找到的“28-”开头的文件夹strncat(path, "/w1_slave", sizeof(path));          //继续加上需要打开的文件“w1_slave”,这样就完成了目标路径的更新

简单介绍一下opendir()、readdir() 和 closedir() 这几个函数的使用，他们的原型和介绍如下：

#include <sys/types.h>             //opendir()的头文件
#include <dirent.h>                   //opendir()的头文件
DIR *opendir（const char *name）;   //打开参数name指定的目录，并返回DIR*类型的目录流，类似于文件描述符#include<sys/types.h>                 //readdir()的头文件
#include <dirent.h>                       //readdir()的头文件
struct dirent *readdir(DIR *dir);       //读取某个文件夹里的内容，保存到结构体dirent里，返回该结构体的地址struct dirent                        //readdir返回的结构体内容
{ino_t d_ino;                   // 此目录进入点的inodeff_t d_off;                  // 目录文件开头至此目录进入点的位移signed short int d_reclen;       // 文件的的长度, 不包含NULL 字符unsigned char d_type;          // 文件类型 har d_name[256];                // 文件名（这里我们只关心这个！）
};#include<sys/types.h>           //closedir()的头文件
#include <dirent.h>               //closedir()的头文件
closedir(DIR *dir);             //类似cloes，简单粗暴，用完就关

有了目标路径，那接下来就好办了，用一套open()、read() 和 close() 的组合就能很简单的读出来，同样用strstr()来找到文件中“t=”开头的字符串首地址，但是我们在打印温度的时候需要将这个地址向后偏移两个字节，去掉“t=”

if((fd = open(path, O_RDONLY)) < 0 )             //根据目标路径以只读的形式打开文件，同样加上错误判断{printf("Open temperature file failed: %s\n", strerror(errno));     //出错提醒return -3;}if((rv = read(fd, buf, sizeof(buf))) < 0)          //读取文件内容，并保存在buf里{printf("Read temperature data failed: %s\n", strerror(errno));return -4;}close(fd);if((ptr = strstr(buf, "t=")) != NULL)            //strstr()找到温度存放的地址,并保存起来{tem = atof(ptr+2)/1000;                     //这里加2是将地址偏移两个字节，跳过文件中的“t=”，只保留有用的温度数据printf("The temperature in LingYun Studio is %f now.\n", tem);       //简单粗暴，快哉！}else{printf("Can not read the temperature data: %s.\n", strerror(errno));    //buf里面没有读取到温度数据，就会报错return -5;}

4. 代码及运行结果

4.1 全部代码

给上面的代码加上头文件，并声明相关参数，就可以得到完整的代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>#define PATH   "/sys/bus/w1/devices/"        //宏定义默认路径
#define BUF_SIZE     128
#define PATH_SIZE    100int main(int argc, char **argv[])
{char           path[PATH_SIZE] = PATH;        //局部变量保存默认路径DIR             *dir;                       //opendir的返回类型，用来指定打开的文件夹struct dirent   *direntp;                   //readdir返回的结构体指针，用来指向打开文件夹的内容char           dstfile[48];                //目标路径缓存区int            flag = -1;                 //初始化文件夹读取成败标志int               fd = -1;                   //初始化文件描述符int               rv = -1;                   //初始化文件读取返回值char            buf[BUF_SIZE];              //实时温度缓冲区double         tem = 0.00;                    //初始化实时温度数据 char            *ptr = NULL;               //初始化实时温度缓冲区指针if((dir = opendir(path)) == NULL )                         //打开文件夹并判断成败{printf("Open directory failed: %s", strerror(errno));    //失败打印提示return -1;}while((direntp = readdir(dir)) != NULL)                        //读取文件夹内容，用direntp保存其地址{if(strstr(direntp->d_name, "28"));                      //找到“28-”开头的文件夹{strcpy(dstfile, direntp->d_name);                    //将目标路径文件夹保存到缓冲区flag = 1;                                          //成功找到“28-”开头的文件夹的标志，}}closedir(dir);                                //关闭文件夹if(flag != 1)                                               //利用标志判断有没有成功找到“28-”开头的文件夹{printf("Can not found the temperature file.\n");       return -2;}strncat(path, dstfile, sizeof(path));                //给默认路径加上找到的“28-”开头的文件夹strncat(path, "/w1_slave", sizeof(path));          //继续加上需要打开的文件“w1_slave”,这样就完成了目标路径的更新if((fd = open(path, O_RDONLY)) < 0 )               //根据目标路径以只读的形式打开文件，同样加上错误判断{printf("Open temperature file failed: %s\n", strerror(errno));     //出错提醒return -3;}if((rv = read(fd, buf, sizeof(buf))) < 0)          //读取文件内容，并保存在buf里{printf("Read temperature data failed: %s\n", strerror(errno));return -4;}close(fd);if((ptr = strstr(buf, "t=")) != NULL)            //strstr()找到温度存放的地址,并保存起来{tem = atof(ptr+2)/1000;                     //这里加2是讲地址便宜两个字节，跳过文件中的“t=”，只保留有用的温度数据printf("The temperature in LingYun Studio is %f now.\n", tem);       //简单粗暴，快哉！}else{printf("Can not read the temperature data: %s.\n", strerror(errno));    //buf里面没有读取到温度数据，就会报错return -5;}return 0;                            // ending
}

4.1 运行结果

编译后运行就可以得到如下结果：