纯单片机干不了大事，必须得配上各种外设，那么了解单片机与传感器之间的数据通信就显得必不可少了。常见的单片机数据通信方式有SPI,IIC,RS232，单总线等等。每种通信方式都有相应的时序图，分析时序图并完成代码的编写是单片机学习者的必修课。本文以DS18B20为例分析一下单总线数据传输。
单片机数据通信是连接和控制外设的关键技术，其中单总线数据传输是一种节省引脚资源、简单高效的通信方式。DS18B20是一款常见的单总线数字温度传感器，它利用单总线协议与单片机进行数据交互。在深入理解单总线通信前，我们先了解一下几种常见的单片机通信方式：SPI（Serial Peripheral Interface）、IIC（Inter-Integrated Circuit，也称I²C）和RS232。这些通信协议各有特点，例如SPI适用于高速通信，IIC适合短距离、低速设备间的连接，而RS232则是串行通信的标准。
DS18B20的数据通信主要包含三个关键时序：初始化、读取和写入。以下是这三种时序的详细解析：
1. 初始化时序：
- 单片机首先将数据总线拉低480us，然后释放，由上拉电阻将其拉高。
- 等待5-60us后，DS18B20响应，将数据总线拉低60-240us，然后再次释放。
- 这个过程通过`dsbInit()`函数实现，如果DS18B20无响应，函数返回0；有响应则返回1。
2. 读取时序：
- 控制器拉低总线超过1us，然后释放。
- 如果在15us内总线仍为低电平，读取值为0；为高电平则读取值为1。
- 总线由上拉电阻拉高维持45us，整个读周期为60us。
- `dsbReadByte()`函数用于读取一字节数据，低位开始读取，根据总线状态更新变量。
3. 写入时序：
- 控制器拉低总线15us，根据要写入的位（0或1），决定总线是保持低电平45us还是由上拉电阻拉高45us。
- `dsbWriteByte()`函数实现写入一字节数据，从低位开始，根据要写的位调整总线状态。
掌握DS18B20的时序图分析对于单总线通信至关重要，因为这能帮助我们理解和实现与之相关的功能。例如，可以尝试分析DHT11湿度和温度传感器的时序图，编写相应的初始化和数据读取函数。
单总线通信的优点在于只需要一根数据线就能实现双向通信，降低了硬件设计的复杂性，但同时也对时序控制有严格要求，需要精确的延时控制。在编程时，通常会用到微秒级别的延时函数来模拟这些时序，如`delayUs()`。
单片机与外设的数据通信是单片机应用的基础，通过理解不同通信协议的时序和编写相应的代码，能够更好地控制和利用各种传感器和外设，实现更复杂的系统功能。对于初学者来说，从DS18B20这样的实例入手，逐步掌握单总线通信的原理和实践，是提升技能的有效途径。
