本文介绍利用ACTEL公司的ProASICplus系列FPGA实现与DS18B20的48位ID号和12位温度测量结果保存在内部寄存器中，微处理器可以随时快速地从FPGA寄存器中读取这些信息。
一般在使用DS18B20通信时需
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利用FPGA实现与DS18B20通信不存在被迫关闭中断的情况，可以满足对实时性要求严格的应用要求。
2 ProASICplus系列FPGA简介
ProASICplus系列FPGA是ACTEL公司推出的基于Flash开关编程技术的现场可编程门阵列，包括从7．5万门的APA075型到100万门的APAl000型，具有高密度、低功耗、非易失、含有嵌入式RAM及可重复编程等特点。
因为ProASICplus系列FPGA基于Flash技术，利用Flash开关保存内部逻辑，因此不需要另外的器件。由于不需要上电配置过程，因此具备上电就立即工作的特点。不用配置器件，系统的保密性提高。
笔者在电力监控的产品中利用APA150在整个系统中充当协处理器，使主CPU从繁重的实时处理中解脱出来。
3 DS18B20简介
3．1内部结构
DS18B20的64位序列号均不相同。
8位CRC生成器可以完成通信时的校验。
暂存寄存器有9个字节，包含温度测量结果、温度报警寄存器、CRC校验码等内容。
3.2操作步骤
对DS18B20功能命令。
3.2.1初始化
FPGA要与DS18B20返回响应脉冲。
3.2.2ROM命令
该步骤完成FPGA与总线上的某一具体DS18B20建立联系。ROM命令有搜寻ROM(SEARCH ROM)、读ROM(READ ROM)、匹配ROM(MATCH ROM)、忽略ROM(SKIP ROM)、报警查找等命令(ALARM SEARCH)。
这里，FPGA只连接1个DS18B20的48位ID号。
3.2.3 DS18B20功能命令
FPGA在该步骤中完成温度转换(CONVERTT)、写暂存寄存器(WRITE SCRATCHPAD)、读暂存寄存器(READ SCRATCHPAD)、拷贝暂存寄存器(COPYSCRATCHPAD)、装载暂存器寄存器(RECALL E2)、读供电模式命令(READ POWER SUPPLY)。
文中不用温度报警功能，因此在本步骤中只需完成温度转换，然后通过读暂存寄存器命令完成温度转化的结果。
3.3操作时序
2所示。从时序图中可以看出，对DS18B20的操作时序要求比较严格。利用FPGA可以实现这些操作时序。
4 FPGA与DS18B20的通信
4.1 DS18B20的操作模块
FPGA需要完成DS18B20温度转换、读取温度转化结果。读
取48位ID号和读取温度转换结果过程中，FPGA还要实现CRC校验码的计算，保证通信数据的可靠性。
以上操作反复进行，可以用状态机来实现。状态机的各种状态如下：
RESET1：对DS18B20进行第三次复位。
CMDCC2：
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设计中采用Verilog语言建立DS18B20 PROC(sysclk，reset，dq_pim，id，temp_data，dq_ctl)。
从仿真波形可以看出，系统上电后的10ms左右，FPGA可以读出DS18B20的48位ID值，这样，主CPU在系统复位后很短的时间内就可以读取ID值，进行相应的处理。
4.2 FPGA与CPU的接口
在FPGA中，要实现对DS18B20_PROC模块的调用及建立与CPU之间的接口。
与CPU之间的接口通过建立若干寄存器实现。温度测量值和48位ID可以用4个16位寄存器保存。CPU通过读取这些寄存器可以获得温度测量数值和48位ID值。
CPU、FPGA及DS18B20的连接原理如图4所示。
5 结束语
在系统中，FPGA可以分担许多主处理器的工作，提高整体实时性，降低CPU处理的严格实时约束，从而降低CPU软件处理的难度。同时，由于ACTEL公司的ProASICplus系列FPGA的保密特性，可以增强产品知识产权的保护。
本设计应用在电力监控产品中。测量出的装置内部温度用于电量测量精度补偿和报警，对保证产品测量精度和可靠运行具有重要意义。48位ID值用于产品的惟一编码标识和以太网MAC地址，便于产品生产、维护和管理