如何將1-Wire主機多工配置到多個通道

作者：ADI 應用工程師Stewart Merkel

簡介

1-Wire^®網路最初設計用於與單條1-Wire匯流排上的單一1-Wire主機和多個1-Wire節點進行通訊。對於1-Wire網路，理想的拓撲是包含不重要分支線的線性拓撲。然而，包含長分支線的星形拓撲常常是不可避免的，導致確定有效限制的難度加大。解決這些難題的一種方法是利用類比多工器(mux)將星形拓撲分解成許多通道。使用多個通道的優點包括：加快各個1-Wire節點的存取時間，提高網路的穩固性，以及在不同通道上混用僅過驅節點和標準/過驅節點。獲得這些優點的同時，仍然只使用了一個1-Wire主機。

佈置

將1-Wire網路配置為具有多個通道時，通常採用的辦法是將ADI的1-Wire主機連接到類比多工器的公共訊號。多工器具有數位通道選擇訊號，可將1-Wire公共訊號連接到所需的I/O，後者包含1-Wire節點元件的一個通道。此種佈置可以超越單條1-Wire匯流排的限制，讓更多1-Wire節點聯網。這是因為其消除了分支線，並且減少了由1-Wire主機驅動的每通道1-Wire節點數。

檢驗

圖1所示為3.3 V系統，其使用DS2485 1-Wire主機。微控制器同時控制DS2485和要選擇的多工器通道。在一個1-Wire網路中，所用多工器能夠處理軌對軌類比訊號非常重要，否則可能發生訊號失真，並違反1-Wire節點的 V_PUP 參數要求。多工器 R_ON參數也必須盡可能小，以避免改變DS2485主動上拉阻抗(R_APU)。如果不考慮這一點，則在強上拉事件期間，1-Wire節點可能無法接收到工作所需的電流。

多工器 (U₂) 可以具有外部後置上拉電阻（RP4和RP5），以便在開關斷開時為空閒的1-Wire節點供電。如果不這樣做，則每次通道開關接通時，微控制器必須等待該通道上所連節點的最大喚醒時間（通常為2 ms），然後才能開始通訊。然而，當在每個通道上使用外部上拉電阻時，在1-Wire主機引起的下拉事件期間，考慮多工器的 R_ON 參數的影響很重要。透過選擇較小 R_ON 進而避免違反1-Wire節點的最高1-Wire輸入低位準 (V_IL) 參數要求，任何影響都可忽略不計。因此，對於給定的多工器後置上拉電阻 R_P 和給定的多工器電阻 R_ON，多工器後置輸出低電壓表示如下：

此外，考慮所用1-Wire主機的彈性也很重要。ADI建議任何3.3V系統都可以使用DS2485 1-Wire主機，因為DS2485的時序、輸入觸發位準和內部上拉電阻都是高度可調的。DS2485還可以設定為高阻抗模式，這在使用外部電阻選項時可能很有幫助。但是，如果系統需要5 V，那麼次優選擇是使用DS2484。

最後，在本次檢驗中，一些系統需要混用僅過驅和標準/過驅1-Wire節點元件。如果僅過驅元件和標準/過驅元件位於同一1-Wire匯流排上，則會出現通訊故障。一個簡單解決方案是使用多工器，將僅過驅元件放置在與過驅/標準元件不同的通道上。如此DS2485在通道選擇之間輕鬆的切換到過驅動模式或標準模式，以實現正確的通訊。

類比多工器選擇

設計人員在選擇類比多工器時會考慮許多要求。這些要求可以是通道數量、介面類別型、成本、封裝類型和性能。表1列出了針對1-Wire應用的推薦模擬多工器。所有推薦的模擬多工器都能處理軌對軌類比訊號，具有小 R_ON，並提供多種封裝類型。控制所選通道的微控制器必須具有備用GPIO接腳。如果微控制器沒有任何備用GPIO接腳，可以使用 MAX14661 或類似元件，並將其連接到DS2485所用的同一 I²C 匯流排。

結論

本文介紹了一種利用推薦列表中的類比多工器來分解星形拓撲1-Wire網路的方法。與任何電子元件的選擇一樣，支援系統應在所有使用條件下仔細檢查所有元件規格以確保可靠運行。