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[導(dǎo)讀]引言1-Wire總線是一種簡單的信令協(xié)議,可通過單根電氣連接進行雙向通信。在1-Wire系統(tǒng)中,單個主機與一個或多個從器件通過一條公共數(shù)據(jù)線實現(xiàn)互聯(lián)。Dallas Semiconductor公

引言

1-Wire總線是一種簡單的信令協(xié)議,可通過單根電氣連接進行雙向通信。在1-Wire系統(tǒng)中,單個主機與一個或多個從器件通過一條公共數(shù)據(jù)線實現(xiàn)互聯(lián)。Dallas Semiconductor公司于1989年制定了1-Wire標(biāo)準(zhǔn),減少了便攜數(shù)據(jù)傳輸模塊間的連接。iButton® (16mm電池形狀的模塊)隨之應(yīng)運而生,目前全球銷售量超過1.3億。

1-Wire架構(gòu)也適用于其它應(yīng)用,如芯片標(biāo)簽和遠距離傳感器。然而,早期的1-Wire前端沒有考慮到這些新型應(yīng)用的噪聲水平與線路特性(如線長)。若要滿足這些新型應(yīng)用的要求,經(jīng)常需要考慮在實際應(yīng)用中如何配置1-Wire網(wǎng)絡(luò)。因此,為了滿足這一系列應(yīng)用的要求,Dallas開發(fā)了1-Wire擴展網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的新型1-Wire前端,并將其植入一些新產(chǎn)品中。表1列出了1-Wire器件清單,并給出了新型擴展標(biāo)準(zhǔn)支持的器件。

新型擴展標(biāo)準(zhǔn)的重要特性

各種噪聲源所產(chǎn)生的噪聲將導(dǎo)致1-Wire線路上出現(xiàn)信號毛刺。這些噪聲可能來自網(wǎng)絡(luò)端點或分支點的反射。噪聲也可能由外部源產(chǎn)生,并耦合到1-Wire信號上。上升沿的噪聲毛刺會導(dǎo)致1-Wire器件與主機失去同步。改進后的擴展網(wǎng)絡(luò)前端可以解決上升沿存在的這一問題。

新型1-Wire前端主要包括三個部分:用于濾除高頻噪聲的低通濾波器、低電平切換至高電平時的電壓滯回電路,以及上升沿延時電路。某些1-Wire器件還具有在線應(yīng)答脈沖擺率控制電路。圖1給出了這一系列特性的示意圖。粉紅色陰影部分表示1-Wire電壓由低電平至高電平轉(zhuǎn)換期間,器件忽略電壓幅值的毛刺和瞬時毛刺。


圖1. 新型1-Wire前端的特性

表1. 1-Wire器件

Device

FC

Description

1-Wire Extended Network Support

DS1425

02

Multikey iButton, 1152-bit secure memory

DS1427

04

4k NV RAM memory and clock, timer, alarms

DS1820

10

Temperature and alarm trips

DS1822

22

1-Wire Econo temp sensor

DS1825

3B

1-Wire thermometer with 4-bit address

DS18B20

28

Adjustable resolution temperature

DS18S20

10

Temperature and alarm trips

DS1982

09

1k EPROM memory

DS1985

0B

16k EPROM memory

DS1986

0F

64k EPROM memory

DS1904

24

Real-Time Clock (RTC) iButton

DS1920

10

Temperature and alarm trips

DS1921G
DS1921H
DS1921Z

21

Thermochron temperature logger

DS1922L
DS1922T
DS1923

41

High-Capacity Thermochron and/or Hygrochron. temperature and/or humidity dataloggers, respectively

DS1961S

33

1k EEPROM memory with SHA-1 engine

DS1963L

1A

4k NV RAM memory with write cycle counters

DS1963S

18

4K NVRAM memory and SHA-1 engine

DS1971

14

256-bit EEPROM memory and 64-bit OTP register

DS1972

2D

1k EEPROM memory

DS1973

23

4k EEPROM memory

DS1977

37

Password-protected 32kB (bytes) EEPROM

DS1990A
DS1990R

01

1-Wire address only

DS1991

02

Multikey iButton, 1152-bit secure memory

DS1992

08

1k NV RAM memory

DS1993

06

4k NV RAM memory

DS1994

04

4k NV RAM memory and clock, timer, alarms

DS1995

0A

16k NV RAM memory

DS1996

0C

64k NV RAM memory

DS2401

01

1-Wire address only

DS2405

05

Single switch

DS2404

04

4k NV RAM memory and clock, timer, alarms

DS2406
DS2407

12

1k EPROM memory, 2-channel addressable switch

DS2408

29

8-channel addressable switch

DS2409

1F

Dual switch, coupler

DS2411

01

Low-voltage, unique 64-bit serial ROM number (requires VDD connection)

DS2413

3A

Dual-channel addressable switch

DS2415

24

RTC

DS2417

27

RTC with interrupt

DS2422

41

High-capacity Thermochron/Hygrochron (temperature and humidity) datalogger

DS2423

1D

4k NV RAM memory with external counters

DS2430A

14

256-bit EEPROM memory and 64-bit OTP register

DS2431

2D

1024-bit EEPROM memory

DS2432

33

1k EEPROM memory with SHA-1 engine

DS2433

23

4k EEPROM memory

DS2436

1B

1-Wire battery ID with temperature and voltage monitor

DS2438

26

Temperature, ADC

DS2450

20

Quad ADC

DS2502

09

1k EPROM memory

DS2505

0B

16k EPROM memory

DS2506

0F

64k EPROM memory

DS2720

31

1-Wire single-cell Lithium recharger with protection

DS2740

36

1-Wire coulomb counter (high precision)

DS2751

51

1-Wire fuel gauge for 1-cell Li+ or 3-cell NiMH

DS2760

30

Temperature, current, ADC

DS2761

2B

1-Wire Li+ monitor

DS2762

30

1-Wire battery monitor and protector

DS2770

2E

1-Wire battery monitor and charge controller

DS2780

32

Stand-alone 1-Wire fuel gauge

DS2890

2C

Single-channel digital potentiometer

DS28E04-100

1C

4096-bit EEPROM memory, two-channel addressable switch

注意:新的1-Wire器件將及時添加到產(chǎn)品線上。列表中可能沒有列出最新的器件。請參考器件數(shù)據(jù)資料中的“改善的網(wǎng)絡(luò)性能”(Improved Network Behavior)部分,確認(rèn)此器件是否帶有新型擴展網(wǎng)絡(luò)前端。

擴展網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的新特性僅適用于標(biāo)準(zhǔn)速率通信,在高速模式下無效。1-Wire前端的新增特性將影響1-Wire時序參數(shù)。這里要特別指出,新標(biāo)準(zhǔn)引入了一個EC參數(shù)tREH,表示上升沿延時。這一延時特性延長了主機產(chǎn)生的讀位的低電平時間tRL。參見表2。

通過長線實現(xiàn)與1-Wire器件通信的實際經(jīng)驗表明,位操作之間需具有足夠的恢復(fù)時間。因此,所有擴展網(wǎng)絡(luò)器件都具有較長的恢復(fù)時間tREC。所有器件(標(biāo)準(zhǔn)的和擴展網(wǎng)絡(luò)的)的恢復(fù)時間都是針對1-Wire總線上只有一個器件的條件定義的??偩€上掛接有多個器件時,如何確定擴展網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時間請參見應(yīng)用筆記3829,確定多從機1-Wire網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時間。

內(nèi)置在線應(yīng)答脈沖擺率控制的器件還具有一個參數(shù)tFPD,表示在線應(yīng)答檢測下降沿時間。雖然控制擺率可以減小長線傳輸所產(chǎn)生的反射,但對于主機檢測在線應(yīng)答脈沖的窗口也將產(chǎn)生非常大的影響。1-Wire主機的阻抗匹配無需采用擺率延時,即能有效地控制這些反射。因此,以后推出的器件將不再采用在線應(yīng)答脈沖擺率控制。

表2. EC表參數(shù)的區(qū)別

Parameter

Speed

Min/Max

Standard

Extended Network

tREC

Standard

Min

1

5

Overdrive

Min

1

2

tREC (before reset)

Overdrive

Min

1

5

tREH

Standard

Min

0.5

Standard

Max

5

Overdrive

Min

0.5

Overdrive

Max

5

tRL

Standard

Min

1

5


結(jié)論

1-Wire主機能同時兼容于標(biāo)準(zhǔn)器件和擴展網(wǎng)絡(luò)器件。使用擴展網(wǎng)絡(luò)器件時,只需簡單的延長位操作間的恢復(fù)時間以及讀位啟動脈沖時間tRL。采用較長的恢復(fù)時間將降低數(shù)據(jù)吞吐率,而改變讀位啟動脈沖時間則不會影響吞吐率。對于采用線應(yīng)答脈沖擺率控制(tFPD)的器件所組成的網(wǎng)絡(luò),應(yīng)仔細(xì)選擇在線應(yīng)答脈沖的采樣點。使用不同的器件和電壓,可能要限制其采樣范圍。

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