本應(yīng)用筆記概括了1-Wire?接口的應(yīng)用，討論了電源的傳輸以及數(shù)據(jù)位的通信方式、器件選擇，每個(gè)芯片內(nèi)部集成了不可更改的唯一ID。顧名思義，1-Wire單總線接口為需要減少連線的系統(tǒng)提供了一個(gè)無(wú)與倫比的解決方案。

概述

Maxim的1-Wire總線采用非常簡(jiǎn)單的信令協(xié)議，通過(guò)一條公共數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)主機(jī)/主控制器與一個(gè)或多個(gè)從機(jī)之間的半雙工、雙向通信(圖1)。從器件的供電和數(shù)據(jù)通信都是借助這條1-Wire線完成的。供電通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，總線狀態(tài)為高時(shí)為從機(jī)的內(nèi)部電容充電，總線狀態(tài)為低時(shí)利用電容存儲(chǔ)的電荷為器件供電。典型的1-Wire主機(jī)包括一個(gè)開(kāi)漏極I/O端口，并通過(guò)電阻上拉至3V至5V電源。Maxim還可提供更加完善的主機(jī)，這種主機(jī)帶有線驅(qū)動(dòng)器。采用這種智能通信技術(shù)，可隨時(shí)方便、高效地增加存儲(chǔ)器、認(rèn)證和混合信號(hào)功能。

圖1. 在1-Wire主機(jī)/從機(jī)配置中，所有設(shè)備共享一條公共數(shù)據(jù)線。

64位序列號(hào)

所有1-Wire系統(tǒng)都有一個(gè)重要的基本特性：每個(gè)從機(jī)都有一個(gè)唯一、不能更改(ROM)的64位、工廠激光刻制序列號(hào)(ID)，這個(gè)序列號(hào)永遠(yuǎn)不會(huì)與另一個(gè)器件重復(fù)。除了為終端產(chǎn)品提供唯一的電子ID外，64位ID碼還允許主機(jī)從掛接在同一條總線上的許多從機(jī)設(shè)備中選擇一個(gè)。64位ID碼的一部分是8位家族碼，用于識(shí)別器件類(lèi)型及支持的功能。

數(shù)據(jù)位通信

總線主機(jī)啟動(dòng)和控制所有1-Wire通信。如<圖2 所示，1-Wire通信波形與脈寬調(diào)制類(lèi)似，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)位傳輸期間(或時(shí)隙)是通過(guò)寬脈沖(邏輯0)和窄脈沖(邏輯1)發(fā)送數(shù)據(jù)的。當(dāng)總線主機(jī)發(fā)出一個(gè)預(yù)定寬度的“復(fù)位”脈沖時(shí)，啟動(dòng)通信過(guò)程，并通過(guò)該脈沖同步整個(gè)總線系統(tǒng)。所有從機(jī)都會(huì)以一個(gè)邏輯低“應(yīng)答”脈沖來(lái)響應(yīng)復(fù)位脈沖。寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)首先拉低1-Wire總線以啟動(dòng)一個(gè)時(shí)隙，然后保持總線為低(寬脈沖)來(lái)發(fā)送邏輯0，或釋放總線(窄脈沖)使總線返回邏輯1狀態(tài)。讀數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)以窄脈沖方式拉低總線，重新啟動(dòng)一個(gè)時(shí)隙。然后從機(jī)可以通過(guò)導(dǎo)通開(kāi)漏極輸出并保持線路為低來(lái)延長(zhǎng)該脈沖，從而返回邏輯0；或保持開(kāi)漏極的關(guān)閉狀態(tài)以允許總線恢復(fù)，從而返回邏輯1。大多數(shù)1-Wire器件都支持兩種數(shù)據(jù)速率：15kbps標(biāo)準(zhǔn)速率和111kbps高速速率。該協(xié)議為自同步，并可接受數(shù)據(jù)位之間的較長(zhǎng)延遲，從而確保了中斷軟件環(huán)境下的正常工作。

圖2. 該波形示例展示了由主機(jī)啟動(dòng)的寫(xiě)/讀數(shù)據(jù)位、以及從機(jī)和主機(jī)的采樣點(diǎn)。

器件選擇

1-Wire通信的第一步操作是選擇從機(jī)以進(jìn)行后續(xù)通信。在只有一個(gè)從機(jī)的系統(tǒng)中，從機(jī)選擇過(guò)程極為簡(jiǎn)單。而在多從機(jī)系統(tǒng)中，要么選擇所有從機(jī)，要么通過(guò)64位ID碼選擇特定的從機(jī)。二元搜索算法(在1-Wire數(shù)據(jù)資料中稱(chēng)為ROM級(jí)命令) “學(xué)習(xí)”并隨后選擇總線上所有從器件的相應(yīng)64位ID。選擇了特定的從機(jī)后，主機(jī)發(fā)出與該器件相關(guān)的命令，并向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，或讀取從機(jī)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，其它所有從機(jī)均忽略該通信過(guò)程，直到主機(jī)發(fā)出下一個(gè)復(fù)位脈沖。

結(jié)語(yǔ)

可以在1-Wire通信系統(tǒng)中增加存儲(chǔ)器、數(shù)字、模擬和混合信號(hào)功能。功能豐富的各種器件完全可以解決空間局促的互連限制，并/或通過(guò)獨(dú)特的器件特性實(shí)現(xiàn)增值功能。1-Wire產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)IC封裝，以及Maxim專(zhuān)有的堅(jiān)固的不銹鋼iButton?封裝。

審核編輯：郭婷