访问ＤＳｌ８８２０都需要遵循固定的流程： （１）初始化：发送一个初始化脉冲（复位脉冲），信号线上 的传感器都被复位，传感器发送在位脉冲（ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｐｕｌｓｅ），表示 已经就绪； （２）ＲＯＭ命令：对ＤＳｌ８８２０独一无二的“位ＲＯＭ ＩＤ号 进行操作，指定需要通信的ＤＳｌ８８２０，没有指定的传感器不会 响应； （３）ＤＳｌ８８２０功能命令：功能指令允许主控系统读写 ＤＳｌ８８２０的存储器（包括读取温度的指令），初始化温度转换，
系统硬件设计以￥３Ｃ２４１０微处理器为核心，通过ＧＰＩＯ数 字接口采集数字温度传感器ＤＳｌ８８２０的温度数据。其他外围 电路包括２个ＲＳ２３２串口和１个ＲＪ４５网络接口，以及６４ Ｍ ＳＤＲＡＭ和６４ Ｍ ＮＡＮＤＦＬＡＳＨ闪存，另有４个按键用于功能输 入，４个ＬＥＤ灯用作状态指示。
ＡＲＭ处理器通过ＧＰＩＯ数字接口向温度传感器发送指令 进行交互，温度传感器在得到指令后将数据传送给ＡＲＭ处理 器进行处理。
０ｘ５６００００６８，４）； ｝（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ＋）ｇＰｇ—ｕｐ＆＝０ｘｆｆｆｆｆｄｆｆ；
为上拉
／／设置ＧＰＧ９
ｇＰｇ—ｃｏｎ＝（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ）ｉｏｒｅｍａｐ（（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ）
０ｘ５６００００６０，４）；
｝（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ｝）ｇｐｇ＿ｅｏｎ＆＝Ｏｘｆｆｆ３ｆｆｆｆ； ·（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ｝）ｇＰｇ—ｃｏｎ Ｉ＝Ｏｘ０００４００００；／／初始化的 时候设置ＧＰＧ９为输出模式
作者简介：禹业中 １９８５年生，硕士研究生。主要研究方向为嵌入式系统以及Ｌｉｎｕｘ在嵌入式领域的应用。 余有灵 １９７３年生，博士。副教授。主要研究方向为智能信息处理技术、嵌入式系统应用、计算机应用等。
万方数据
２０１０．，ｊ机电一体化５３
基于ＡＲＭ Ｌｉｎｕｘ的嵌入式温度监测系统设计与实现
圈１系统结构圈 温度传感器ＤＳｌ８８２０是一种使用单总线协议数字式温度 传感器，测量温度范围为一５５一＋１２５。Ｃ，在一ｌＯ一＋８５℃范同
的移植应用。在ＡＲＭ平台上的移植项目主要有ＡＲＭＬｉｎｕｘ
Ｐｒｏｊｅｅｔ和应用于无ＭＭＵ的ＡＲＭ７的ｕＣＬｉｎｕｘ。Ｌｉｎｕｘ应用于嵌
入式系统有以下的优势：（１）Ｌｉｎｕｘ免费，源代码公开；（２）有
很高的适应性和可靠性；（３）具有成熟的开发工具；（４）可以根
据需要灵活地配置内核。由于上述优点，Ｌｉｎｕｘ在ＡＲＭ平台有 着越来越广泛的应用。软件开发的主要任务包括：Ｌｉｎｕｘ驱动
加载的内核模块可以将内核映像的尺寸保持在最小，并具有很
大的灵活性，这样便于检验新的内核代码，而不需要重新编译内 核并重新引导。因此本系统采用了动态加载的模块。
ＡＲＭ的ＧＰＧ９数字端口跟单总线通过接口芯片相连，需要
在驱动程序的初始化模块里面进行端口映射：”１
ｇｐｇ＿ｕｐ。 （ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ）ｉｏｒｅｍａｐ（（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ）
在驱动程序模块写好后，编译源文件为目标代码：
ｇｅｅ－Ｃ·Ｄ—ＫＥＲＮＥＬ一－ＤＭＯＤＵＬＥ ｉｏ＿＿ｇｐ９９．ｃ一０ ｉｏ＿ｇｐ９９．０
生成的目标文件即为驱动程序。需要加载驱动时，首先用 ｍｋｎｏｄ命令建立一个目录项和一个特殊文件的对应索引节点。 第一个参数是设备名称，Ｃ表示字符设备，１０５是主设备号，０代 表次设备号。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＡＲＭ Ｌｉｎｕｘ １－ｗｉｒｅ ＤＳｌ ８８２０
０引 言 在工农业生产和日常生活中。对温度的监测始终占据着极
其重要的地位。当前使用广泛的单片机温度采集系统可以满 足大部分的需求，但是随着科学技术的不断发展，对温度监测 的要求不断提高，比如在精度、实时性、和功能扩展性等。此时， 单片机系统的性能局限性问题就比较突出。
禹业中 余有灵 （同济大学电子与信息工程学院，上海２０１８０４）
摘要：研究了基于ＡＲＭ９的嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统在温度监测系统中的应用，介绍了系统的硬件结构和软件实现 过程，讨论了如何在主控制器端口驱动能力不足时的解决方法，以及如何在嵌入式Ｌｉｎｕｘ下实现单总线协议的问题。 与传统的单片机控制相比，系统具有测温精度高、扩展性强，可靠性高等特点，为中规模温度监测应用提供了一种良 好的解决方案。
ｇＰｇ—ｄａｔ＝（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ）ｉｏｒｅｍａｐ（（ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ） ０ｘ５６００００６４．４）
Ｍａｊｏｒ＝ｒｅｇｉｓｔｅｒ—ｅｈｒｄｅｖ（ＤＲＡＭ—ＭＥＭ—ＭＡＪＯＲ，ＤＥＶＩＣＥ—
ＮＡＭＥ，＆ｉｏ＿ｇｐ９９＿ｏｐｓ）；
ｉ蕊丽甬ｉ蕊ｉｉｉ焉ｉｉｉｉｉ蕊蔫蕊ｉｉ两商蕊丽丽藉ｉ丽Ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ洄腑瞳嘲
关键词：嵌入式ＡＲＭ Ｌｉｎｕｘ．单总线ＤＳｌ８８２０ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—０８０Ｘ．２０１０．０１．０１ １
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａｎ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭ ａｎｄ Ｌｉｎｕｘ．Ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｈｏｗ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｒｉｖｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｏｗ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ １－ｗｉｒｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｕｎｄｅｒ Ｌｉｎｕｘ．Ａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｈｉｇｈｅｒ ａｃｃｕｒａｃｙ，ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｇｏｏｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｅｄｉｕｍ—ｓｃａｌｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．
单总线读写代码包括４种基本的操作：复位（ｒｅｓｅｔ）、写Ｉ （ｗｒｉｔｅ １ ｂｉｔ）、写Ｏ（ｗｒｉｔｅ ０ ｂｉｔ）和读位（ｒｅａｄ ｂｉｔ）。进行这些基本 操作需要严格遵循单总线时序标准的要求，使用Ｍａｘｉｍ提供的 单总线典型时序值可以使系统具有最大的鲁棒性。字节操作 可以通过对位操作的组合调用来实现，进行特定的连续字节操 作，就构成了ＤＳｌ８８２０的指令，如常用的指令ＳＫＩＰ ＲＯＭ，其指 令码为ＣＣｈ。
系统以ＡＲＭ９系列的微处理器￥３Ｃ２４１０Ａ为核心，使用嵌
入式Ｌｉｎｕｘ操作系统。系统的主要组成部分包括：嵌入式控制 器、前端温度采集模块、ＧＰＲＳ无线通信模块和远程监控中心。 本文着重介绍温度采集相关的软硬件在ＡＲＭ Ｌｉｎｕｘ平台的实 现。ＧＰＲＳ数据传送部分都有相当成熟的产品，可以直接使用。 系统结构如图１所示。 ２系统硬件结构设计
对单总线设备进行读写，具体来讲就是按照单总线协议的 要求输出电平信号序列和读入电平信号序列。单总线属于串 行总线，要进行可靠的数据传输，必须严格按照协议标准执行。 根据Ｍａｘｉｍ公司的数据手册，要进行标准单总线通信。需要做 到精确的１ＵＳ延时，并且通信过程不能中断。Ｌｉｎｕｘ驱动程序运 行在内核空间，２．４版本Ｌｉｎｕｘ内核不支持内核抢占，内核代码 可以～直执行，直到完成为止。为了确保时序的准确，需要把单 总线协议实现的代码都放在驱动程序里面。 ３．２单总线协议的实现
圈２驱动电路圈
万方数据
弘机电一体化ｌ ２０１０．１
个双向总线收发器，其ＤＩＲ引脚控制数据的传输方向。ＡＲＭ处
理器的ＧＰＩＯ口中的ＧＰＧ９作为单总线的数据输入／输出口。当
ＡＲＭ发送数据时，设置ＤＩＲ为高，数据传输方向为：ＧＰＧ９－＋ ７４ＨＣ２４５的ＡＯ一单总线；当ＡＲＭ接收数据时，设置ＤＩＲ为低， 数据传输方向为：单总线－－＋７４ＨＣ２４５的ＢＯ－－＋ＧＰＧ９。７４ＨＣ２４５
输出电流可以达到最大６ｍＡ，可满足中规模测温要求，同时电
路比较简单。 ３软件设计与实现
在ＡＲＭ平台上已经能够运行很多成熟的操作系统，如
Ｌｉｎｕｘ、ＷｉｎＣＥ、ＶｘＷｏｒｋｓ和ｗＣ／ＯＳ—ｌＩ等，本系统采用的是嵌入 式Ｌｉｎｕｘ。Ｌｉｎｕｘ是一个类似于Ｕｎｉｘ的操作系统，目前Ｌｉｎｕｘ不 仅支持ｉ３８６平台，还在ＡＲＭ、ＭＩＰＳ和ＰＯＷＥＲＰＣ等平台有成功
ｉ蕊ｉｉｉｉ斋ｉｉｉ蕊ｉｉｉｉ蕊ｉ蕊酾蕊丽蕊丽蕊丽酾丽Ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉ团圄■啷
基于ＡＲＭ Ｌｉｎｕｘ的嵌入式温度 监测系统设计与实现
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭ ａｎｄ Ｌｉｎｕｘ
如图３，在程序中对ＤＳｌ８８２０的操作分成三个部分。首先， 需要搜索连在单总线上的所有ＤＳｌ８８２０序列号；然后对所有的 传感器发送温度转换指令，在１２位精度下，转换时间不超过 ７５０ｍｓ，经过转换后，温度值会写到ＤＳｌ８８２０内部暂存器中；最 后，依次读取所有传感器的温度值。
ｇｐ９９”，０一ＲＤＷＲ）这样的语句来打开设备，然后通过ｒｅａｄ（）和 ｗｒｉｔｅ（）进行读写。
圈３ ＤＳｌ８８２０操作流程图
一个读取某个温度传感器温度值的典型程序代码段如下：
ｄｓ—ｉｎｉｔ（）；
／／初始化
ｄｓ＿ｗｒｉｔｅ＿ｂｙｔｅ（ＭＡＴＣＨ＿ＲＯＭ）；
／／发送ｍａｔｃｈ—ＲＯＭ
指令
ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜８；ｉ＋＋）
／／发送６４位序列号
ｄｓ＿ｗｒｉｔｅ—ｂｙｔｅ（ｔｈｅ＿ｒｏｍ［ｉ］）；
ｄｓ＿ｗｒｉｔｅ—ｂｙｔｅ（ＣＯＮＶＥＲＴ）；
上面这段代码实现了对ＧＰＧ端口相应的寄存器地址进行 的映射。最后，使用ｒｅｇｉｓｔｅｒ＿ｃｈｒｄｅｖ（）函数向系统注册设备号。
在映射端口和注册设备号之后，就需要添加读写代码。在 Ｌｉｎｕｘ系统中，设备被当成文件进行读写。编写设备文件驱动程 序，需要完成ｓｔｒｕｃｔ ｆｉｌｅ—ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ中定义的ｌｌｓｅｅｋ、ｒｅａｄ、ｗｒｉｔｅ、 ｏｐｅｎ和ｒｅｌｅａｓｅ的函数实现。