基于1-WireTM技術(shù)的單片機(jī)單線通信的實(shí)現(xiàn)

在構(gòu)成一個(gè)較大規(guī)模的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，不可避免地要采用多機(jī)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(jìn)行通信的雙方占用盡可能少的端口連線。美國(guó)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(jìn)行信息交換，該技術(shù)可以很方便地應(yīng)用到單片機(jī)系統(tǒng)間的通信上來(lái)。

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(duì)主機(jī)和從機(jī)必須有嚴(yán)格的時(shí)序要求，可以借助“時(shí)隙”傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。

如圖1（a），主機(jī)向從機(jī)發(fā)送一位信息時(shí)，先由主機(jī)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(shí)間大于45～60μs后釋放總線。從機(jī)檢測(cè)到總線由高變低后，在15～60μs的時(shí)間窗內(nèi)采樣總線，若為高，則收到 “1”，否則收到“0”。主機(jī)發(fā)送一位的總時(shí)間要求大于60μs，以便為最壞情況提供足夠的時(shí)間裕量。

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

一位的總時(shí)間不少于60μs。

由此可見(jiàn)，主機(jī)和從機(jī)進(jìn)行單線通信，總是由主機(jī)發(fā)起的，即將總線由高拉低，除非被主機(jī)請(qǐng)求，否則從機(jī)無(wú)法主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。除了主機(jī)外，從機(jī)之間也無(wú)法進(jìn)行通信。

2　復(fù)　位

進(jìn)行通信前需要進(jìn)行總線復(fù)位，可以采用如圖2的時(shí)隙來(lái)實(shí)現(xiàn)。先由主機(jī)保持總線480～960μs的低電線為“0”，持續(xù)時(shí)間為60～240μs。主機(jī)在釋放總線后檢測(cè)從機(jī)發(fā)出的應(yīng)答信號(hào)，如果檢測(cè)到總線為“0”，則表示從機(jī)存在并有應(yīng)答，主機(jī)就可以通過(guò)產(chǎn)生接收或發(fā)送時(shí)隙來(lái)控制信息傳輸。若總線上沒(méi)有從機(jī)應(yīng)答或從機(jī)不存在，則主機(jī)會(huì)收到“1”。

3　通信流程

實(shí)現(xiàn)掛接在單總線上各子系統(tǒng)的通信，需要分配給每個(gè)系統(tǒng)惟一的軟件地址，當(dāng)某一個(gè)系統(tǒng)需要信息交換時(shí)將主動(dòng)發(fā)送復(fù)位信號(hào)扮演主機(jī)角色，各從機(jī)偵聽(tīng)到來(lái)自總線上的復(fù)位信號(hào)后先進(jìn)行地址匹配，一旦握手成功，主從機(jī)間就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)從機(jī)軟件地址為8位，采用如表1所示的協(xié)議字，實(shí)現(xiàn)通信的流程如圖3 所示。

4　應(yīng)用舉例

具體應(yīng)用時(shí)，可以靈活地根據(jù)單片機(jī)端口特點(diǎn)進(jìn)行總線配置，例如在一個(gè)采用8051單片機(jī)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(jī)的作普通I／O口使用，從機(jī)采用邊沿觸發(fā)（負(fù)跳變）的中斷觸發(fā)方式來(lái)偵聽(tīng)總線上主機(jī)的復(fù)位信號(hào)以不占用　　CPU資源，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，從機(jī)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(xiàn)
　
[1]  Dalls semiconductor.DS1820 1-WireTMdigital Thermometer．Maxim Integrated Products，Inc．，2002．