本文介紹利用ACTEL公司的ProASICplus系列FPGA實現(xiàn)與DS18B20的48位ID號和12位溫度測量結果保存在內部寄存器中，微處理器可以隨時快速地從FPGA寄存器中讀取這些信息。
一般在使用DS18B20通信時需
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利用FPGA實現(xiàn)與DS18B20通信不存在被迫關閉中斷的情況，可以滿足對實時性要求嚴格的應用要求。
2 ProASICplus系列FPGA簡介
ProASICplus系列FPGA是ACTEL公司推出的基于Flash開關編程技術的現(xiàn)場可編程門陣列，包括從7．5萬門的APA075型到100萬門的APAl000型，具有高密度、低功耗、非易失、含有嵌入式RAM及可重復編程等特點。
因為ProASICplus系列FPGA基于Flash技術，利用Flash開關保存內部邏輯，因此不需要另外的器件。由于不需要上電配置過程，因此具備上電就立即工作的特點。不用配置器件，系統(tǒng)的保密性提高。
筆者在電力監(jiān)控的產品中利用APA150在整個系統(tǒng)中充當協(xié)處理器，使主CPU從繁重的實時處理中解脫出來。
3 DS18B20簡介
3．1內部結構
DS18B20的64位序列號均不相同。
8位CRC生成器可以完成通信時的校驗。
暫存寄存器有9個字節(jié)，包含溫度測量結果、溫度報警寄存器、CRC校驗碼等內容。
3.2操作步驟
對DS18B20功能命令。
3.2.1初始化
FPGA要與DS18B20返回響應脈沖。
3.2.2ROM命令
該步驟完成FPGA與總線上的某一具體DS18B20建立聯(lián)系。ROM命令有搜尋ROM(SEARCH ROM)、讀ROM(READ ROM)、匹配ROM(MATCH ROM)、忽略ROM(SKIP ROM)、報警查找等命令(ALARM SEARCH)。
這里，F(xiàn)PGA只連接1個DS18B20的48位ID號。
3.2.3 DS18B20功能命令
FPGA在該步驟中完成溫度轉換(CONVERTT)、寫暫存寄存器(WRITE SCRATCHPAD)、讀暫存寄存器(READ SCRATCHPAD)、拷貝暫存寄存器(COPYSCRATCHPAD)、裝載暫存器寄存器(RECALL E2)、讀供電模式命令(READ POWER SUPPLY)。
文中不用溫度報警功能，因此在本步驟中只需完成溫度轉換，然后通過讀暫存寄存器命令完成溫度轉化的結果。
3.3操作時序
2所示。從時序圖中可以看出，對DS18B20的操作時序要求比較嚴格。利用FPGA可以實現(xiàn)這些操作時序。
4 FPGA與DS18B20的通信
4.1 DS18B20的操作模塊
FPGA需要完成DS18B20溫度轉換、讀取溫度轉化結果。讀
取48位ID號和讀取溫度轉換結果過程中，F(xiàn)PGA還要實現(xiàn)CRC校驗碼的計算，保證通信數(shù)據(jù)的可靠性。
以上操作反復進行，可以用狀態(tài)機來實現(xiàn)。狀態(tài)機的各種狀態(tài)如下：
RESET1：對DS18B20進行第三次復位。
CMDCC2：
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設計中采用Verilog語言建立DS18B20 PROC(sysclk，reset，dq_pim，id，temp_data，dq_ctl)。
從仿真波形可以看出，系統(tǒng)上電后的10ms左右，F(xiàn)PGA可以讀出DS18B20的48位ID值，這樣，主CPU在系統(tǒng)復位后很短的時間內就可以讀取ID值，進行相應的處理。
4.2 FPGA與CPU的接口
在FPGA中，要實現(xiàn)對DS18B20_PROC模塊的調用及建立與CPU之間的接口。
與CPU之間的接口通過建立若干寄存器實現(xiàn)。溫度測量值和48位ID可以用4個16位寄存器保存。CPU通過讀取這些寄存器可以獲得溫度測量數(shù)值和48位ID值。
CPU、FPGA及DS18B20的連接原理如圖4所示。
5 結束語
在系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA可以分擔許多主處理器的工作，提高整體實時性，降低CPU處理的嚴格實時約束，從而降低CPU軟件處理的難度。同時，由于ACTEL公司的ProASICplus系列FPGA的保密特性，可以增強產品知識產權的保護。
本設計應用在電力監(jiān)控產品中。測量出的裝置內部溫度用于電量測量精度補償和報警，對保證產品測量精度和可靠運行具有重要意義。48位ID值用于產品的惟一編碼標識和以太網(wǎng)MAC地址，便于產品生產、維護和管理