基于1-WireTM技術(shù)的單片機單線通信的實現(xiàn)

在構(gòu)成一個較大規(guī)模的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，不可避免地要采用多機系統(tǒng)，經(jīng)常涉及到系統(tǒng)間的信息交換。在通信速率要求不高的情況下，我們希望進行通信的雙方占用盡可能少的端口連線。美國Dallas公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器 DS1820僅用1根口線進行信息交換，該技術(shù)可以很方便地應(yīng)用到單片機系統(tǒng)間的通信上來。

1　發(fā)送和接收

單線通信的數(shù)據(jù)交換僅在1根總線上完成，對主機和從機必須有嚴格的時序要求，可以借助“時隙”傳輸來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。

如圖1（a），主機向從機發(fā)送一位信息時，先由主機將總線由高（“1”）拉低（“0”）1～15μs，然后根據(jù)發(fā)送的信息是“1”還是“0”，置總線為相應(yīng)的邏輯“1”或“0”，持續(xù)時間大于45～60μs后釋放總線。從機檢測到總線由高變低后，在15～60μs的時間窗內(nèi)采樣總線，若為高，則收到 “1”，否則收到“0”。主機發(fā)送一位的總時間要求大于60μs，以便為最壞情況提供足夠的時間裕量。

當主機需要接收數(shù)據(jù)時，采用如圖1（b）的時隙，先由主機將總線拉低1～15μs，然后釋放。從機檢測到總線由高變低后置總線為邏輯“1”或“0”，持續(xù)時間不少于15μs。主機在釋放總線的15μs時間內(nèi)采樣總線，以接收從機發(fā)送的“1”或“0”，同樣，要求接收

一位的總時間不少于60μs。

由此可見，主機和從機進行單線通信，總是由主機發(fā)起的，即將總線由高拉低，除非被主機請求，否則從機無法主動發(fā)送數(shù)據(jù)。除了主機外，從機之間也無法進行通信。

2　復(fù)　位

進行通信前需要進行總線復(fù)位，可以采用如圖2的時隙來實現(xiàn)。先由主機保持總線480～960μs的低電線為“0”，持續(xù)時間為60～240μs。主機在釋放總線后檢測從機發(fā)出的應(yīng)答信號，如果檢測到總線為“0”，則表示從機存在并有應(yīng)答，主機就可以通過產(chǎn)生接收或發(fā)送時隙來控制信息傳輸。若總線上沒有從機應(yīng)答或從機不存在，則主機會收到“1”。

3　通信流程

實現(xiàn)掛接在單總線上各子系統(tǒng)的通信，需要分配給每個系統(tǒng)惟一的軟件地址，當某一個系統(tǒng)需要信息交換時將主動發(fā)送復(fù)位信號扮演主機角色，各從機偵聽到來自總線上的復(fù)位信號后先進行地址匹配，一旦握手成功，主從機間就可以進行數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)從機軟件地址為8位，采用如表1所示的協(xié)議字，實現(xiàn)通信的流程如圖3 所示。

4　應(yīng)用舉例

具體應(yīng)用時，可以靈活地根據(jù)單片機端口特點進行總線配置，例如在一個采用8051單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中，各片8051的端口（P3．2引腳）掛接在單總線上，主機的作普通I／O口使用，從機采用邊沿觸發(fā)（負跳變）的中斷觸發(fā)方式來偵聽總線上主機的復(fù)位信號以不占用　　CPU資源，進入中斷服務(wù)程序后，從機的端口又作普通的I／O口用于數(shù)據(jù)通信。硬件連線如圖4所示。

參考文獻
　
[1]  Dalls semiconductor.DS1820 1-WireTMdigital Thermometer．Maxim Integrated Products，Inc．，2002．