电路的唯一先决条件是需要一个备用双向端口及一定的程序存储器空间。电路的优点在于它的额外硬件成本极低,仅需一个上拉电阻。缺点在于,1-Wire时序通过软件产生,增加了前期软件开发的时间和成本。根据应用中1-Wire从器件数目和1-Wire上拉电压,需要其它端口引脚来实现强上拉。1-Wire总线最高工作电压取决于双向端口特性(最好具有5V容限)。1-Wire总线上挂接多个从器件时,RPUP值应取低一些。如果那样的话检查VOLMAX是否与1-Wire从器件和微处理器端口的输入特性兼容。高速通信模式要求微处理器具备高时钟频率和/或较低的每指令周期时钟数。更多信息,请参阅应用笔记3829:"确定多从机1-Wire网络的恢复时间"和应用笔记126:"用软件实现1-Wire通信"。应用软件示例见1-Wire Public Domain Kit。
Figure 1. Unidirectional port pins with optional circuit for strong pullup (dashed lines)
图2给出与图1类似的另一种基本电路。
图2电路的先决条件是需要两个备用单向端口、下拉晶体管及一定的程序存储器空间。电路的优点是不需要双向端口。缺点在于,1-Wire时序通过软件产生,增加了前期软件开发的时间和成本。根据应用中1-Wire从器件和1-Wire上拉电压,有时需要其它端口引脚提供强上拉。1-Wire总线最高工作电压取决于双向端口特性(最好具有5V容限)。1-Wire总线上挂接多个从器件时,RPUP值应取低一些。此时,应检查VOLMAX是否与1-Wire从器件和微处理器端口的输入特性兼容。高速通信模式要求微处理器具备较高的时钟频率和/或较低的每指令周期时钟数。更多信息请参阅应用笔记3829:"确定多从机1-Wire网络的恢复时间"和应用笔记126:"用软件实现1-Wire通信"。应用软件示例见1-Wire Public Domain Kit。
Figure 2. Bidirectional port pin with optional circuit for strong pullup (dashed lines)
2类. 内置1-Wire主机的微控制器
图3电路与图1非常类似,不同之处在于微控制器类型。
图3电路的主要前提是需要一个内置1-Wire主机的微控制器,如DS80C400、DS80C410或DS80C411,以及一定的程序存储器空间。电路的优点在于1-Wire时序由硬件产生,可以减少前期软件开发的时间和成本。因此,整个应用软件可以用高级语言编写。DS80C400系列微控制器端口带有5V容限。缺点在于,只有高端微控制器才内置有1-Wire主机。根据应用中1-Wire从器件和1-Wire上拉电压,可能需要其它端口引脚提供强上拉。1-Wire总线上有不止一个从器件时,RPUP值应取低一些。此时,应检查VOLMAX是否与1-Wire从器件和微处理器端口的输入特性兼容。更多信息,请参阅应用笔记3829:"确定多从机1-Wire网络的恢复时间"、应用笔记613:"DS80C400的Keil C语言编程"、以及DS80C400数据资料。应用软件示例见1-Wire Public Domain Kit。
Figure 3. DS2480B connected to a host microcontroller UART port
3类. 合成的1-Wire总线主机(ASIC/FPGA)
图4电路与图3非常类似。不同之处在于微控制器和1-Wire端口是内置在ASIC或PFGA中的。
图4电路的主前提是需要具有单片机能力的ASIC或FPGA,至少有一个空闲的双向端口引脚,3470个未使用的门和一定的程序存储器空间。电路的优点在于1-Wire时序由硬件产生,可以减少前期软件开发的时间和成本。因此,整个应用软件可以用高级语言编写。缺点在于,并非所有ASIC或FPGA都有5V容限端口。1-Wire工作电压取决于ASIC/FPGA的端口特性。一些2.5V FPGA有5V容限I/O端口,比3.3V FPGA理想。根据应用中1-Wire从器件和1-Wire上拉电压,可能需要其它端口引脚提供强上拉。1-Wire总线上挂接多个从器件时,RPUP值应取低一些。此时,应检查VOLMAX是否与1-Wire从器件和微处理器端口的输入特性兼容。更多信息请参阅应用笔记119:"在FPGA或ASIC中嵌入1-Wire主机"、应用笔记120:"利用API控制DS1WM 1-Wire总线主机"、应用笔记145:"Interfacing the Maxim 1-Wire Master (DS1WM) to an ARM7 Processor"、应用笔记3829:"确定多从机1-Wire网络的恢复时间"、以及DS1WM数据资料。欲获取1-Wire主机Verilog®/VHDL代码,请通过提交技术支持要求。应用软件示例请参见应用笔记120和145。
Figure 4. DS2484 connected to a host microcontroller I2C port
图7电路的主要前提是需要USB端口,一般PC中都有。电路的优点在于1-Wire时序由硬件产生,可以减少前期软件开发的时间和成本。因此,整个应用软件可以用高级语言编写。1-Wire时序可以通过控制寄存器微调。DS2490支持强上拉和有源上拉。不过,嵌入式应用不需要对1-Wire时序和有源上拉进行微调。内置的4位搜索加速器使1-Wire ROM搜索在软件中更容易实施。就缺点而言,DS2490较图5中的器件成本高,且工作电压仅为5V。作为1-Wire主机,DS2490没有DS2480B功能强大。有源上拉持续直至超过第二个门限。更多信息请参阅DS2490数据资料。应用软件示例见1-Wire Public Domain Kit。注意DS2490不推荐用于新的设计。
Figure 7. DS2477 connected to a host microcontroller I2C port with DS28E50 slaves.
For iButton evaluation use: DS1402D-DR8 cable or DS1402D-DR8+ Blue Dot™ receptor
For other 1-Wire devices use: DS9120 socket boards
USB
DS2484EVKIT
DS2484
Contains: DS2484 evaluation board, DS9400 USB-to-I2C adapter, USB cable
USB
DS28E50VKIT
DS2477
Contains: 5 each of DS2477 and DS28E50 in TDFN package, 2 DS9120BQ+ evaluation boards, and 1 DS9481P-300 USB-to-I2C/1-Wire adapter
USB
DS2485VKIT
DS2485
Contains: 5 each of DS2485 and DS28E07 in TDFN package, 2 DS9120BQ+ evaluation boards, and 1 DS9481P-300 USB-to-I2C/1-Wire adapter
Conclusion
The right 1-Wire master for an embedded application is the one that meets the electrical requirements for the 1-Wire device(s) (i.e., operating voltage, strong pullup if needed) at a reasonable cost but provides the best overall functionality. The final choice depends on the spare (unused) resources in the application, which can be port pins, a UART or I2C bus, and space in program memory. Currently, the hardware 1-Wire masters provided by Maxim (Category 2) are the most versatile options available in the market at a very reasonable cost. They are feature-rich and programmable to support any and all 1-Wire systems, including the ones with high security requirements.
Trademarks
1-Wire and iButton are registered trademarks of Maxim Integrated Products, Inc.
Blue Dot and ChipDNA are trademarks of Maxim Integrated Products, Inc.
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