關于使用樹莓派測量溫度，我們之前在學習模數轉換的相關部落格中已經有過應用。其實除了使用傳統的AD采集溫度資料外，我們也可以通過樹莓派中的單總線技術結合DS18B20傳感器來更加友善精準的測量環境溫度。
一、認識DS18B20子產品與單總線通信
DS18B20是一種改進型的智能溫度傳感器。與傳統的熱敏電阻相比，其可以直接讀出被測量的溫度，并且能夠根據實際應用場景中的要求進行簡單的程式設計。無論是讀取資料還是寫入資料，DS18B20都隻需要一條接口線，是以其使用的是單總線的通訊協定。DS18B20子產品的主要優勢在于其抗幹擾能力強，精度高，無需複雜的軟體處理可以直接輸出溫度資料。本次實驗，我們使用的DS18B20子產品如下圖所示：
可以看到此子產品有3個引腳，除了電源引腳和接地引腳外，剩下的一個就是用來輸出溫度資料的引腳。
單總線通信被稱為one-wire通信，是以又常常被簡稱為1w總線通信。首先我們需要先開始樹莓派的1w總線通信功能，打開樹莓派的Raspberry Configuration菜單，在Interfaces選項中将1-Wire功能開啟，如下圖所示。
如果我們是通過無互動頁面的終端登入的樹莓派，也可以通過修改配置檔案來開啟1-Wire功能，在樹莓派Linux系統的根目錄下，找到如下路徑的檔案：
/boot/config.txt
在其中添加如下一行文本即可：
dtoverlay=w1-gpio
需要注意，添加之後需要重新開機樹莓派。需要注意，1-Wire功能預設将使用樹莓派的BCM編碼為GPIO4的引腳作為通信引腳，如何我們要進行自定義，可以在剛才的配置檔案中進行指定，如下：
dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=18
其表示要使用BCM編碼為GPIO18的引腳作為通信引腳。
做完了上面的操作後，我們可以在樹莓派終端中使用如下指令檢視單總線是否啟動成功：
$ lsmod
終端輸出效果如下：
可以看到，如果有顯示w1_gpio和wire兩個部分，則表示單總線已經啟動成功，分别在終端執行如下兩條指令：
$ modprobe w1-gpio
$ modprobe w1-therm
如果終端沒有輸出任何資訊，則表示單總線已經初始化完成，此時實際上我們已經可以讓DS18B20進行工作了。
二、通過DS18B20子產品擷取環境溫度
通過前面的操作，我們已經完成了基本的準備工作，将DS18B20連接配接到樹莓派，引腳對應如下：
DS18B20 樹莓派
+ 3.3V
- GND
out BCM編碼為GPIO4的引腳
之後我們從樹莓派的終端進入如下目錄：
/sys/bus/w1/devices
在此目錄下，我們可以看到有兩個檔案，如下圖所示：
其中以28-xxx開頭的檔案夾中的檔案記錄的就是1w單總線輸入的資料，需要注意，讀者操作時，此檔案夾的名稱和筆者可能并不完全一樣，其表示傳感器裝置的編号，大家這裡隻需要找到28-xx開頭的檔案夾即可。在此檔案夾中，有一個名為w1_slave的檔案，此檔案中記錄的就是傳感器的溫度資料，我們可以打開看看，内容如下：
d2 01 55 05 7f 7e 81 66 59 : crc=59 YES
d2 01 55 05 7f 7e 81 66 59 t=29125
其中，大部分資料我們都無需關心，其最後的t=29125就是目前的環境溫度，将其轉換為攝氏溫度，直接除以1000即可，例如上面的資料表明目前的環境溫度是29.125攝氏度。
目前為止，我們已經可以非常輕松的擷取DS18B20子產品提供的溫度資料了，但是檢視的方式非常不智能，其實我們可以通過Python程式來不停的讀取此資料檔案，解析出其中的溫度資料，之後無論是做記錄還是進行其他元件控制都會非常友善。編寫示例代碼如下：
#coding:utf8
import os,time
# 傳感器編号
name = "28-020692455d61"
# 裝置記錄資料的檔案位址
device_file ='/sys/bus/w1/devices/' + name + '/w1_slave'
# 讀取檔案資料
def read_temp_raw():
f = open(device_file,'r')
lines = f.readlines()
f.close()
return lines
# 解析溫度資料
def read_temp():
lines = read_temp_raw()
# 此行預設不是'YES' 表明未讀取到有效資料
while lines[0].strip()[-3:] != 'YES':
time.sleep(0.2)
# 循環繼續讀
lines = read_temp_raw()
# 找到第2行的't='的位置
equals_pos = lines[1].find('t=')
# 将溫度資料取出
if equals_pos != -1:
temp_string = lines[1][equals_pos+2:]
temp_c = float(temp_string)/1000.0
return temp_c
while True:
print('%fC'%read_temp())
time.sleep(1)
在樹莓派中運作上面代碼，可以看到控制台輸出的目前溫度資料，如下圖所示：
三、講在後面
本篇部落格，我們介紹了如何使用one-wire單總線進行外設資料的讀取，DS18B20隻是作為示例，抛磚引玉，通過樹莓派的1w總線，我們還可以連接配接更多的外設實作更加有創意的東西，大家開動腦筋，盡情玩耍吧！