1-Wire擴展網(wǎng)絡標準
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引言
本文引用地址：http://www.bjwjmy.cn/article/258911.htm1-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標準，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)隨之應運而生，目前全球銷售量超過1.3億。
1-Wire架構也適用于其它應用，如芯片標簽和遠距離傳感器。然而，早期的1-Wire前端沒有考慮到這些新型應用的噪聲水平與線路特性(如線長)。若要滿足這些新型應用的要求，經(jīng)常需要考慮在實際應用中如何配置1-Wire網(wǎng)絡。因此，為了滿足這一系列應用的要求，Dallas開發(fā)了1-Wire擴展網(wǎng)絡標準的新型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準支持的器件。
新型擴展標準的重要特性
各種噪聲源所產(chǎn)生的噪聲將導致1-Wire線路上出現(xiàn)信號毛刺。這些噪聲可能來自網(wǎng)絡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致1-Wire器件與主機失去同步。改進后的擴展網(wǎng)絡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 | 21 | Thermochron temperature logger | |
DS1922L | 41 | High-Capacity Thermochron and/or Hygrochron. temperature and/or humidity dataloggers, respectively |
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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 |
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DS1977 | 37 | Password-protected 32kB (bytes) EEPROM |
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DS1990A | 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 | 12 | 1k EPROM memory, 2-channel addressable switch | |
DS2408 | 29 | 8-channel addressable switch |
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DS2409 | 1F | Dual switch, coupler | |
DS2411 | 01 | Low-voltage, unique 64-bit serial ROM number (requires VDD connection) |
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DS2413 | 3A | Dual-channel addressable switch |
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DS2415 | 24 | RTC | |
DS2417 | 27 | RTC with interrupt | |
DS2422 | 41 | High-capacity Thermochron/Hygrochron (temperature and humidity) datalogger |
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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 |
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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 |
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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)絡性能”(Improved Network Behavior)部分，確認此器件是否帶有新型擴展網(wǎng)絡前端。
擴展網(wǎng)絡標準的新特性僅適用于標準速率通信，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，新標準引入了一個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時間。因此，所有擴展網(wǎng)絡器件都具有較長的恢復時間tREC。所有器件(標準的和擴展網(wǎng)絡的)的恢復時間都是針對1-Wire總線上只有一個器件的條件定義的。總線上掛接有多個器件時，如何確定擴展網(wǎng)絡的恢復時間請參見應用筆記3829，確定多從機1-Wire網(wǎng)絡的恢復時間。
內(nèi)置在線應答脈沖擺率控制的器件還具有一個參數(shù)tFPD，表示在線應答檢測下降沿時間。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 |
結論
1-Wire主機能同時兼容于標準器件和擴展網(wǎng)絡器件。使用擴展網(wǎng)絡器件時，只需簡單的延長位操作間的恢復時間以及讀位啟動脈沖時間tRL。采用較長的恢復時間將降低數(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。對于采用線應答脈沖擺率控制(tFPD)的器件所組成的網(wǎng)絡，應仔細選擇在線應答脈沖的采樣點。使用不同的器件和電壓，可能要限制其采樣范圍。
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