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Wire搜索算法详解

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楼主
雨果喝水|  楼主 | 2023-7-24 13:15 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
C代码:


#include
#include

sbit DQ=P0^7;  //1-wire总线
sbit K1=P0^6;  //标志变量,用于观察进出某段代码所用时间
sbit P_Read=P0^5; //
sbit P_Write=P0^4; //

// definitions
#define FALSE 0
#define TRUE  1

//几个延时函数,供一线低级操作时调用
//如果改用不同的MPU,如12T,则必须修改这几个函数,确保时间符合协议要求
void Delay480us();  //@12.000MHz
void Delay410us();  //@12.000MHz
void Delay3_88us(unsigned char i);

//一线低级操作函数
bit  OWReset();       //复位
void OWWriteBit(bit bit_value);  //写一位
bit  OWReadBit();     //读一位
void OWWriteByte(unsigned char byte_value); //写一个字节
//

//搜索函数
bit  OWSearch();  //算法核心函数,完成一次ROM搜索过程
bit  OWFirst();   //调用OWSearch完成第一次搜索
bit  OWNext();   //调用OWSearch完成下一次搜索
unsigned char docrc8(unsigned char value); //执行CRC校验

//全局搜索变量
unsigned char ROM_NO[8];  //数组,存放本次搜索到的ROM码(8个字节)
char LastDiscrepancy;  //每轮搜索后指向最后一个走0的差异位
char LastFamilyDiscrepancy; //指向家族码(前8位)中最后一个走0的差异位
bit LastDeviceFlag;   //搜到最后一个ROM后,程序通过判别将该变量置1,下轮搜索时即会结束退出
unsigned char crc8;    //CRC校验变量



//--------------------------------------------------------------------------
//    在单总线上搜索第一个器件
// 返回TRUE: 找到, 存入ROM_NO缓冲;FALSE:无设备
// 先将初始化3个变量,然后调用OWSearch算法进行搜索
//--------------------------------------------------------------------------
bit OWFirst()
{
   LastDiscrepancy = 0;
   LastDeviceFlag = FALSE;
   LastFamilyDiscrepancy = 0;
   return OWSearch();
}

//--------------------------------------------------------------------------
//    在单总线上搜索下一个器件
// 返回TRUE: 找到, 存入ROM_NO缓冲;FALSE:无设备,结束搜索
// 在前一轮搜索的基础上(3个变量均在前一轮搜索中有明确的值),再执行一轮搜索
//--------------------------------------------------------------------------
bit OWNext()
{
   return OWSearch();
}







//--------------------------------------------------------------------------
//     单总线搜索算法,利用了一些状态变量,这是算法的核心程序,代码也较长
//     返回TRUE: 找到, 存入ROM_NO缓冲;FALSE:无设备,结束搜索
//--------------------------------------------------------------------------
bit OWSearch()
{
   char id_bit_number;    //指示当前搜索ROM位(取值范围为1-64)
     //下面三个状态变量含义:
  //last_zero:  指针,记录一次搜索(ROM1-64位)最后一位往0走的混码点编号
  //search_direction:搜索某一位时选择的搜索方向(0或1),也是“一写”的bit位值
  //rom_byte_number: ROM字节序号,作为ROM_no[]数组的下标,取值为1—8
   char last_zero, rom_byte_number, search_result;

   bit id_bit, cmp_id_bit,search_direction; //二读(正码、反码)、及一写(决定二叉搜索方向)
   unsigned char rom_byte_mask ; //ROM字节掩码,

   // 初始化本次搜索变量
   id_bit_number = 1;
   last_zero = 0;
   rom_byte_number = 0;
   rom_byte_mask = 1;
   search_result = 0;
   crc8 = 0;

// ------------------------------------------------------------------
//1。是否搜索完成(已到最后一个设备)?
//-------------------------------------------------------------------
   if (!LastDeviceFlag)  // LastDeviceFlag由上轮搜索确定是否为最后器件,当然首次进入前必须置False
   {
      if (OWReset())    //复位总线
      {
         LastDiscrepancy = 0;  //复位几个搜索变量
         LastDeviceFlag = FALSE;
         LastFamilyDiscrepancy = 0;
         return FALSE;    //如果无应答,返回F,退出本轮搜索程序
      }

      OWWriteByte(0xF0);   //发送ROM搜索命令F0H
   Delay3_88us(60);

//=====================================================================
// 开始循环处理1-64位ROM,每位必须进行“二读”后进行判断,确定搜索路径
// 然后按选定的路径进行“一写”,直至完成全部位的搜索,这样一次循环
// 可以完成一轮搜索,找到其中一个ROM码。
//=====================================================================
      do        //逐位读写搜索,1-64位循环
      {
         id_bit = OWReadBit();   //二读:先读正码、再读反码
         cmp_id_bit = OWReadBit();

         if (id_bit  && cmp_id_bit)  //二读11,则无器件退出程序
            break;
         else       //二读不为11,则需分二种情况
         {
            //*********************************************
   // 第一种情况:01或10,直接可明确搜索方向
            if (id_bit != cmp_id_bit)
               search_direction = id_bit;  // 记下搜索方向search_direction的值待“一写”

   //*********************************************
            else
            {
               // 否则就是第二种情况:遇到了混码点,需分三种可能分析:
               // 1。当前位未到达上轮搜索的“最末走0混码点”(由LastDiscrepancy存储)
      //    说明当前经历的是一个老的混码点,判别特征为当前位在(小于)LastDiscrepancy前
      //    不管上次走的是0还是1,只需按上次走的路即可,该值需从ROM_NO中的当前位获取
               if (id_bit_number < LastDiscrepancy)
                  search_direction = ((ROM_NO[rom_byte_number] & rom_byte_mask) > 0);
      // 从
              
      else
               // 2。当前位正好为上轮标记的最末的混码点,这个混码点也就是上次走0的点
      //    那么这次就需要走1
      // 3。除去上二种可能,那就是第3种可能: 这是一个新的混码点,
      //    id_bit_number>LastDiscrepancy
      //。。然而下一条语句巧妙地将上二种可能合在一起处理,看不懂我也没办法了
                  search_direction = (id_bit_number == LastDiscrepancy);
   
   //************************************************

            // 确定了混码点的路径方向还没完事,还需要更新一个指针:last_zero
   // 这个指针每搜索完一位后(注意是一bit不是一轮)总是指向新的混码点
   // 凡遇到新的混码点,我们按算法都是先走0,所以凡遇走0的混码点必须更新此指针
               if (search_direction == 0)
               {
                  last_zero = id_bit_number;

                  // 下面二条是程序的高级功能了:64位ROM中的前8位是器件的家族代码,
      // 用LastFamilyDiscrepancy这个指针来记录前8位ROM中的最末一个混码点
      // 可用于在多类型器件的单线网络中对家族分组进行操作
                  if (last_zero < 9)
                     LastFamilyDiscrepancy = last_zero;
               }
            }

            // 确定了要搜索的方向search_direction,该值即ROM中当前位的值,需要写入ROM
            // 然而64位ROM需分8个字节存入ROM_NO[],程序使用了一个掩码字节rom_byte_mask
   // 以最低位为例:该字节值为00000001,如记录1则二字节或,写0则与反掩码
            if (search_direction == 1)
               ROM_NO[rom_byte_number] |= rom_byte_mask;
            else
               ROM_NO[rom_byte_number] &= ~rom_byte_mask;

            // 关键的一步操作终于到来了:一写
            OWWriteBit(search_direction);

            // 一个位的操作终于完成,但还需做些工作,以准备下一位的操作:
            // 包括:位变量id_bit_number指向下一位;字节掩码左移一位
            id_bit_number++;
            rom_byte_mask <<= 1;

            // 如果够8位一字节了,则对该字节计算CRC处理、更新字节号变量、重设掩码
            if (rom_byte_mask == 0)
            {
                docrc8(ROM_NO[rom_byte_number]);  // CRC计算原理参考其他文章
                rom_byte_number++;
                rom_byte_mask = 1;
            }
         }
      }
      while(rom_byte_number < 8);  // ROM bytes编号为 0-7
   //流程图中描述从1到64的位循环,本代码中是利用rom_byte_number<8来判断的
   //至此,终于完成8个字节共64位的循环处理

//=================================================================================

      // 一轮搜索成功,找到的一个ROM码也校验OK,则还要处理二个变量
      if (!((id_bit_number < 65) || (crc8 != 0)))
      {
         // 一轮搜索结束后,变量last_zero指向了本轮中最后一个走0的混码位
   // 然后再把此变量保存在LastDiscrepancy中,用于下一轮的判断
   // 当然,last_zero在下轮初始为0,搜索是该变量是不断变动的
        LastDiscrepancy = last_zero;

         // 如果这个指针为0,说明全部搜索结束,再也没有新ROM号器件了
         if (LastDiscrepancy == 0)
            LastDeviceFlag = TRUE;  //设置结束标志
        
         search_result = TRUE;  //返回搜索成功
      }
   }

// ------------------------------------------------------------------
//搜索完成,如果搜索不成功包括搜索到了但CRC错误,复位状态变量到首次搜索的状态。
//-------------------------------------------------------------------
   if (!search_result || !ROM_NO[0])
   {
      LastDiscrepancy = 0;
      LastDeviceFlag = FALSE;
      LastFamilyDiscrepancy = 0;
      search_result = FALSE;
   }
   return search_result;
}

//=====================================================================
   至此,OWSearch函数结束。函数实现的是一轮搜索,如成功,可得到一个ROM码
//=======================================================================


//=====================================================================
// 1-Wire函数调用所需的延时函数,注意不同MCU下须重调参数
//=====================================================================

void Delay480us()  //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 90;
do
{
  while (--j);
} while (--i);
}

void Delay410us()  //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 40;
do
{
  while (--j);
} while (--i);
}


void Delay3_88us(unsigned char i)  //@12.000MHz  只能3-80us
{
//i*=3;
i-=1;
while (--i);
}
  


//=====================================================================
//  一线函数:复位、读一位、写一位、写一字节
//=====================================================================
bit OWReset()
{
        bit result;
  unsigned char i;
        DQ=0;    // 拉低总线启动复位信号
        Delay480us();  
        DQ=1;    // Releases the bus
  i=53;   //延时70us
  while(--i);
        result = DQ;  // 采样总线上从机存在信号
        Delay410us();  //
        return result;  //
}

//-----------------------------------------------------------------------------
void OWWriteBit(bit dat)  //写一位函数
//
{
  unsigned char i;
  P_Write=1;     //写函数执行的标志变量,用于调试
        if (dat)    //写1
        {
                DQ=0;    // Drives DQ low
                i=4;     // 延时6us
u
    while(--i);
                DQ=1;    // 释放总线
                i=38;     // 延时54us,不要看i的值,实测为54us
    while(--i);  //
        }
        else     //写0
        {
                DQ=0;    //
    i=35;     // 延时60
    while(--i);
                DQ=1;    // 释放总线
    i=7;   // 延时10
    while(--i);
        }
  P_Write=0;
}

//-----------------------------------------------------------------------------
bit OWReadBit()     //读一位
{
        bit result;
  unsigned char i;
     P_Read=1;    // 时间隙6+9+55
        DQ=0;      // Drives DQ low
        i=8;   //6
  while(--i);
        DQ=1;      // 释放
        i=6;   //9
  while(--i);
        result = DQ;    // 取样总线
        i=32;   //45
  while(--i);     //
    P_Read=0;
        return result;
}

//-----------------------------------------------------------------------------
void OWWriteByte(unsigned char dat) //写一字节
{
        char loop;
        for (loop = 0; loop < 8; loop++) //低位先传
        {
                OWWriteBit(dat & 0x01);
                dat >>= 1;     //右移
         }
}

//-----------------------------------------------------------------------------
char OWReadByte(void)  //读一字节,本例中并未用到
{
        char loop, result=0;
        for (loop = 0; loop < 8; loop++)
        {
          result >>= 1;
            if (OWReadBit())
             result |= 0x80;
        }
        return result;
}

//  CRC计算用表
static unsigned char dscrc_table[] = {
        0, 94,188,226, 97, 63,221,131,194,156,126, 32,163,253, 31, 65,
      157,195, 33,127,252,162, 64, 30, 95,  1,227,189, 62, 96,130,220,
       35,125,159,193, 66, 28,254,160,225,191, 93,  3,128,222, 60, 98,
      190,224,  2, 92,223,129, 99, 61,124, 34,192,158, 29, 67,161,255,
       70, 24,250,164, 39,121,155,197,132,218, 56,102,229,187, 89,  7,
      219,133,103, 57,186,228,  6, 88, 25, 71,165,251,120, 38,196,154,
      101, 59,217,135,  4, 90,184,230,167,249, 27, 69,198,152,122, 36,
      248,166, 68, 26,153,199, 37,123, 58,100,134,216, 91,  5,231,185,
      140,210, 48,110,237,179, 81, 15, 78, 16,242,172, 47,113,147,205,
       17, 79,173,243,112, 46,204,146,211,141,111, 49,178,236, 14, 80,
      175,241, 19, 77,206,144,114, 44,109, 51,209,143, 12, 82,176,238,
       50,108,142,208, 83, 13,239,177,240,174, 76, 18,145,207, 45,115,
      202,148,118, 40,171,245, 23, 73,  8, 86,180,234,105, 55,213,139,
       87,  9,235,181, 54,104,138,212,149,203, 41,119,244,170, 72, 22,
      233,183, 85, 11,136,214, 52,106, 43,117,151,201, 74, 20,246,168,
      116, 42,200,150, 21, 75,169,247,182,232, 10, 84,215,137,107, 53};
  

//--------------------------------------------------------------------------
//迭代计算CRC,返回当前CRC值
unsigned char docrc8(unsigned char value)
{
   // 详见应用笔记AN27
   crc8 = dscrc_table[crc8 ^ value];   //^表示按位异或
   return crc8;
}

//主函数,
void main()
{
   bit rslt;
   K1=0;   //这三个位用于观察“二读一写”
   P_Read=0;
   P_Write=0;

   rslt = OWFirst();  //搜索第一个ROM
   while (rslt)   //如果搜索成功,继续搜索下一个
   {
      rslt = OWNext();
   }
   while(1);
}



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沙发
小夏天的大西瓜| | 2023-7-25 12:44 | 只看该作者
笙泉THO65B

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板凳
LOVEEVER| | 2023-7-26 17:47 | 只看该作者
Wire搜索算法具体原理是如何进行的

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地板
小小蚂蚁举千斤| | 2023-7-26 19:44 | 只看该作者
Wire搜索算法看着挺高大上,实际应用多吗

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5
weifeng90| | 2023-8-6 16:18 | 只看该作者
学到了,还第一次听说。

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