读取 Maxim 1-Wire 温度传感器
作者：Noah Crowley / 用例, 产品, 开发者
2019 年 9 月 5 日
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我最喜欢的传感器之一是 Maxim DS18*20 系列，这是一系列廉价的温度传感器，它们通过称为 1-Wire 的“单触点串行接口”进行通信。多年来，我一直将它们集成到各种项目中，它们始终可靠、准确且极其易于使用。这部分归功于它们使用单触点进行通信——当您希望在嵌入式计算机或微控制器上节省引脚时，这非常宝贵——但也归功于 Linux 内核中内置的 w1_therm 驱动程序，这意味着它们可以在任何具有适当物理接口的 Linux 机器上工作。
为了举例说明，我们将使用带有连接到 GPIO 引脚的 DS18B20 的 Raspberry Pi。您可以在这篇博文中找到接线图。我们将加载 w1_therm 内核模块以及 w1_gpio 模块，该模块使用 GPIO API 来提供 1-Wire 接口
modprobe w1_gpio
modprobe w1_therm启用内核模块后，传感器现在可以通过 sysfs 接口作为单独的目录访问。我们可以使用带有某些通配符的 ls 命令来查找有关我们传感器的信息
$ ls -laH /sys/class/hwmon/hwmon*
total 0
drwxr-xr-x 3 root root 0 Apr 24 23:59 .
drwxr-xr-x 3 root root 0 Apr 24 23:59 ..
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr 24 23:59 device -> ../../../28-000002e36be9
-r--r--r-- 1 root root 4096 Apr 24 23:59 name
drwxr-xr-x 2 root root 0 Apr 24 23:59 power
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr 24 23:59 subsystem -> ../../../../../class/hwmon
-r--r--r-- 1 root root 4096 Apr 24 23:59 temp1_input
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Apr 24 23:59 uevent在此目录中，您会找到各种文件，包括指向设备本身的符号链接、传感器名称以及名为 temp1_input 的文件，您可以读取该文件以获取传感器温度，单位为摄氏度 * 1000
$ cat /sys/class/hwmon/hwmon0/temp1_input
27562此外，您可以通过读取 /sys/class/hwmon/hwmon0/device/w1_slave file 来访问有关传感器的更多信息，它看起来像这样
$ cat /sys/class/hwmon/hwmon0/device/w1_slave
bb 01 4b 46 7f ff 05 10 c6 : crc=c6 YES
bb 01 4b 46 7f ff 05 10 c6 t=27678这在左侧显示设备的十六进制输出，右侧显示 CRC 错误检查和温度读数的结果。
Telegraf 的 Temp 插件
Telegraf 的 temp 输入插件在每次采集期间从文件系统读取有关温度传感器的数据。您可以使用官方 InfluxData 存储库在 Raspberry Pi 上安装 Telegraf 和 InfluxDB。安装完成后，我们可以通过取消注释 /etc/telegraf/telegraf.conf 中的以下部分来配置 Telegraf
# # Read metrics about temperature
[[inputs.temp]]
# # no configuration由于除了启用插件之外没有其他配置，我们可以重启 Telegraf，并且应该看到数据开始出现在 telegraf 数据库的 temp 测量中（因为我们使用的是默认配置）。
使用多个传感器
不幸的是，当前 temp 插件的实现存在一个缺点：它仅支持单个传感器。这是因为 DS18*20 传感器以及 Telegraf 的 temp 插件用来访问文件系统的库：gopsutil 存在问题。
当使用 gopsutil 读取温度时，该库使用来自文件系统的数据生成 SensorKey，其中包括 label 文件。以下是 内核文档 对这些文件的说明
temp[1-*]_label Suggested temperature channel label.
Text string
Should only be created if the driver has hints about what
this temperature channel is being used for, and user-space
doesn't. In all other cases, the label is provided by
user-space.
RO由于 DS18B20 和其他类似传感器的应用可能有所不同，因此驱动程序是通用的，并且没有任何关于温度通道用途的信息，因此不会创建此文件。这意味着当 Telegraf 从多个传感器收集数据时，它们的标签值是相同的，因为它们都具有相同的 SensorKey。因此，即使我们从每个传感器收集数据，数据点也具有相同的元数据和时间戳，因此会相互覆盖。我们可以通过使用 --test 参数运行 Telegraf 来验证这一点，这将把行协议打印到命令行。
使用 Python 的多传感器解决方法
我们可以解决此问题的一种方法是使用 Python 脚本读取数据（您可以在此处找到示例 gist），并使用 Telegraf 的 exec 插件来执行脚本。
下载脚本并将其复制到更永久的位置；现在，让我们将文件放在 /usr/local/bin 中。由于我们使用官方 InfluxData 存储库安装了 Telegraf，因此 Telegraf 以 telegraf 用户身份运行，这意味着我们还需要更改脚本的权限，以便 Telegraf 可以执行该脚本，如下所示
sudo chown telegraf:telegraf /usr/local/bin/read_multiple_ds18b20.py
$ sudo chmod 755 /usr/local/bin/read_multiple_ds18b20.py然后，我们可以通过启用 exec 插件并将文件添加到 commands 参数来配置 Telegraf 的 exec 插件以执行脚本
# # Read metrics from one or more commands that can output to stdout
[[inputs.exec]]
# ## Commands array
commands = [
"/usr/local/bin/read_multiple_ds18b20.py"
]完整的配置文件在此处，其中包含描述默认值的注释。由于多个 DS18B20 可以共享一条数据线，因此连接额外的设备非常简单：它将共享第一个传感器使用的接地、电源和数据连接。重启 telegraf，它应该开始从每个设备收集数据。
未来改进
我有一些应用程序，每个设备使用多个温度传感器，因此如果可能的话，最好迭代内置的 temp 插件，而不是依赖我们的 Python 脚本解决方法。
一种可能性是对 gopsutil 库进行小的更改，这将为设备名称（每个 DS18*20 唯一）的 SensorKey 结构添加一个额外的字段。然后，Telegraf 可以使用该字段向数据添加额外的标签，并防止点相互覆盖。我将整理一个拉取请求，并从 gopsutil 维护者那里获得一些反馈。同时，请随意使用我的 Python 脚本，并通过我们的社区站点或直接通过 [email protected] 或 Twitter @noahcrowley 与我联系，如果您有任何问题！
