ds18b20中为什么除16 DS18B20为何要除以16

为什么ds18b20中要除以16？

DS18B20是一种数字温度传感器，使用广泛。很多人在使用时常常会遇到一个疑惑，就是为什么在读取DS18B20的温度数据时需要进行除以16的操作。其实，这并不是DS18B20独有的问题，在数字电路中，很多使用16位或以上数据位宽的芯片，都需要在读取数据时进行类似的处理。下面从几个方面对这个问题进行分析。

1、量化精度问题

DS18B20数字温度传感器的输出精度为0.5℃/LSB（LSB即least significant bit），也就是说一次转换结果为12bit，最高位为符号位，剩下11位为温度数据，可以表示2^11=2048种不同的温度值。而温度数据在传输中必须以字节为单位进行处理，也就是说需要将11位的温度数据压缩为1个字节的数据进行传输。这个过程中需要选择一种压缩的方式，常用的方式有4种：

• 1. 不压缩，将温度数据的11位全部放入1个字节中，此时一个字节只能表示11位数据，剩下5位被浪费。
• 2. 除以2压缩，将温度数据除以2后放入1个字节中，此时一个字节可以表示5个位和0.5℃的温度精度，但会有浮点数计算误差和数据精度损失。
• 3. 除以4压缩，将温度数据除以4后放入1个字节中，此时一个字节可以表示4个位和0.25℃的温度精度。
• 4. 除以16压缩，将温度数据除以16后放入1个字节中，此时一个字节可以表示2个位和0.0625℃的温度精度。

可以发现，除以16压缩方式可以最大限度地挖掘出8个位的存储空间，并且节省了硬件资源，因此在DS18B20中使用除以16的压缩方式对温度数据进行存储和传输。

2、数据传输问题

DS18B20数字温度传感器采用1线总线方式进行通信，采用的是异步串行通信方式，数据帧格式如下图所示：

当DS18B20进行温度转换获取温度数据后，要通过总线传输到主机，其传输过程存在干扰噪声，从而导致误码率的增加。干扰会导致数据不准确，而为了提高数据传输的准确性和可靠性，一种常用的方法就是采用冗余校验码进行校验。DS18B20采用CRC校验的方式进行校验，当要进行数据校验时需要进行复杂的高精除法计算，而为了节省DSP和CPU的处理资源，一种常用的做法就是在DS18B20中将读到的温度数据除以16，然后把结果的整数部分和小数部分分别作为CRC校验的高8位和低8位，这样就可以使用简单的异或运算得到数据校验码，以起到简化计算和提高传输可靠性的效果。

3、温度范围问题

DS18B20数字温度传感器可以测量的温度范围为-55℃到+125℃，而在实际使用中除了需要将温度数据转换为实际的温度值之外，还需要将其转换为合适的工程单位。例如对于工业应用来说，温度单位可能是摄氏度、华氏度、开尔文等。对于DS18B20中的除以16问题，也需要结合采用的温度单位来进行判断。

例如，在摄氏度的使用中，需要将读到的温度数据除以16，然后将其转换为摄氏度计算。因为温度数据的转换区间是-55℃到+125℃，那么除以16后得到的温度数据区间是-3.4375℃到+7.8125℃，符合摄氏度的分度值和使用范围。同样在华氏度或开尔文的使用中也需要进行类似的转换。