1-Wire扩展网络标准
引言
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/258911.htm1-Wire总线是一种简单的信令协议,可通过单根电气连接进行双向通信。在1-Wire系统中,单个主机与一个或多个从器件通过一条公共数据线实现互联。Dallas Semiconductor公司于1989年制定了1-Wire标准,减少了便携数据传输模块间的连接。iButton® (16mm电池形状的模块)随之应运而生,目前全球销售量超过1.3亿。
1-Wire架构也适用于其它应用,如芯片标签和远距离传感器。然而,早期的1-Wire前端没有考虑到这些新型应用的噪声水平与线路特性(如线长)。若要满足这些新型应用的要求,经常需要考虑在实际应用中如何配置1-Wire网络。因此,为了满足这一系列应用的要求,Dallas开发了1-Wire扩展网络标准的新型1-Wire前端,并将其植入一些新产品中。表1列出了1-Wire器件清单,并给出了新型扩展标准支持的器件。
新型扩展标准的重要特性
各种噪声源所产生的噪声将导致1-Wire线路上出现信号毛刺。这些噪声可能来自网络端点或分支点的反射。噪声也可能由外部源产生,并耦合到1-Wire信号上。上升沿的噪声毛刺会导致1-Wire器件与主机失去同步。改进后的扩展网络前端可以解决上升沿存在的这一问题。
新型1-Wire前端主要包括三个部分:用于滤除高频噪声的低通滤波器、低电平切换至高电平时的电压滞回电路,以及上升沿延时电路。某些1-Wire器件还具有在线应答脉冲摆率控制电路。图1给出了这一系列特性的示意图。粉红色阴影部分表示1-Wire电压由低电平至高电平转换期间,器件忽略电压幅值的毛刺和瞬时毛刺。
图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 |
MultikeyiButton, 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 |
|
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 |
01 |
1-Wire address only |
|
DS1991 |
02 |
MultikeyiButton, 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 |
|
DS2409 |
1F |
Dual switch, coupler |
|
DS2411 |
01 |
Low-voltage, unique 64-bit serial ROM number (requires VDDconnection) |
|
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器件将及时添加到产品线上。列表中可能没有列出最新的器件。请参考器件数据资料中的“改善的网络性能”(Improved Network Behavior)部分,确认此器件是否带有新型扩展网络前端。
扩展网络标准的新特性仅适用于标准速率通信,在高速模式下无效。1-Wire前端的新增特性将影响1-Wire时序参数。这里要特别指出,新标准引入了一个EC参数tREH,表示上升沿延时。这一延时特性延长了主机产生的读位的低电平时间tRL。参见表2。
通过长线实现与1-Wire器件通信的实际经验表明,位操作之间需具有足够的恢复时间。因此,所有扩展网络器件都具有较长的恢复时间tREC。所有器件(标准的和扩展网络的)的恢复时间都是针对1-Wire总线上只有一个器件的条件定义的。总线上挂接有多个器件时,如何确定扩展网络的恢复时间请参见应用笔记3829,确定多从机1-Wire网络的恢复时间。
内置在线应答脉冲摆率控制的器件还具有一个参数tFPD,表示在线应答检测下降沿时间。虽然控制摆率可以减小长线传输所产生的反射,但对于主机检测在线应答脉冲的窗口也将产生非常大的影响。1-Wire主机的阻抗匹配无需采用摆率延时,即能有效地控制这些反射。因此,以后推出的器件将不再采用在线应答脉冲摆率控制。
表2. EC表参数的区别
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 |
结论
1-Wire主机能同时兼容于标准器件和扩展网络器件。使用扩展网络器件时,只需简单的延长位操作间的恢复时间以及读位启动脉冲时间tRL。采用较长的恢复时间将降低数据吞吐率,而改变读位启动脉冲时间则不会影响吞吐率。对于采用线应答脉冲摆率控制(tFPD)的器件所组成的网络,应仔细选择在线应答脉冲的采样点。使用不同的器件和电压,可能要限制其采样范围。
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