单总线（1-WireBus）技术及其应用摘要：介绍了美DALLAS公司推出的单总线技术的原 理和信号传输方式，说明了单总线通信协议，最后以单总线器件iBu tt on在安防系统中的应 用为例，给出了单总线的数据传输方法关键词：单总线 单总线协议iButtonl引言目前 常用的微机与外设之间进行数据传输的串行总线主要有I2C总线、SPI总线和SCI总线其 中12C总线以同步串行2线方式进行通信（一条时钟线，一条数据线）SPI总线则以同步串 行3线方式进行通信（一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线），而SCI总线是以异 步方式进行通信（一条数据输入线，一条数据输出线）的这些总线至少需要两条或两条以 上的信号线近年来，美国的达拉斯半导体公司（DALLAS SEMICONDUCTOR）推出了一项特有 的单总线（1-WireBus）技术该技术与上述总线不同，它采用单根信号线，既可传输时钟， 又能传输数据，而且数据传输是双向的，因而这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少， 成本低廉，便于总线扩展和维护等优点单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从 机设备主机可以是微控制器，从机可以是单总线器件，它们之间的数据交换只通过一条信 号线。
当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从设备时，系统则按多 节点系统操作图1所示是单总线多节点系统的示意图 2 单总线的工作原理顾名思义，单 总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成设备（主机或从机）通 过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让 其它设备使用总线，其内部等效电路如图2所示单总线通常要求外接一个约为4.7kQ的上 拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平主机和从机之间的通信可通过3个步骤完 成，分别为初始化1 -wire器件、识别1 -wire器件和交换数据由于它们是主从结构，只有 主机呼叫从机时，从机才能应答,因此主机访问1-wire器件都必须严格遵循单总线命令序列， 即初始化、ROM、命令功能命令如果出现序列混乱，1-wire器件将不响应主机（搜索ROM 命令，报警搜索命令除外）表1是列为AIQ命令的说明，而功能命令则根据具体1 -wire 器件所支持的功能来确定表1 ROM命令说明ROM命令说明搜索ROM （FOh）识别单总线上 所有的1-wire器件的ROM编码读ROM （33h）（仅适合单节点）直接读1-wire器件的序列号 匹配ROM （55h）寻找与指定序列号相匹配的1 -wire器件跳跃ROM （CCh）（仅适合单节点）使 用该命令可直接访问总线上的从机设备报警搜索ROM （Ech）（仅少数器件支持）搜索有报警 的从机设备3信号方式所有的单总线器件都要遵循严格的通信协议，以保证数据的完整性。
1-wire协议定义了复位脉冲、应答脉冲、写0、读0和读1时序等几种信号类型所有的单 总线命令序列（初始化，ROM命令，功能命令）都是由这些基本的信号类型组成的在这些 信号中，除了应答脉冲外，其它均由主机发出同步信号，并且发送的所有命令和数据都是字 节的低位在前图3是这些信号的时序图其中，图3（a）是初始化时序，初始化时序包括主 机发出的复位脉冲和从机发出的应答脉冲主机通过拉低单总线至少480us产生Tx复位脉 冲；然后由主机释放总线，并进入Rx接收模式主机释放总线时，会产生一由低电平跳变为 高电平的上升沿，单总线器件检测到该上升沿后，延时15〜60us，接着单总线器件通过拉 低总线60〜240usu来产生应答脉冲主机接收到从机的以应答脉冲后，说明有单总线器件 ，然后主机就可以开始对从机进行ROM命令和功能命令操作图3中的（b）、（c）、（d） 分别是写1、写0和读时序在每一个时序中，总线只能传输一位数据所有的读、写时序 至少需要60us，且每两个独立的时序之间至少需要1us的恢复时间图中，读、写时序均 始于主机拉低总线在写时序中，主机将在拉低总线15us之内释放总线，并向单总线器件 写1；若主机拉低总线后能保持至少60us的低电平，则向单总线器件写0。
单总线器件仅在 主机发出读时序时才向主机传输数据，所以，当主机向单总线器件发出读数据命令后，必须 马上产生读时序，以便单总线器件能传输数据在主机发出读时序之后，单总线器件才开始 在总线上发送0或1若单总线器件发送1，则总线保持高电平，若发送0，则拉低总线由 于单总线器件发送数据后可保持15us有效时间，因此，主机在读时序期间必须释放总线， 且须在15us的采样总线状态，以便接收从机发送的数据［!--empirenews.page—］图3单 总线的几种信号时序4 单总线器件通常把挂在单总线上的器件称之为单总线器件，单总线器 件内一般都具有控制、收*发、存储等电路为了区分不同的单总线器件，厂家生产单总线器 件时都要刻录一个64位的二进制ROM代码，以标志其ID号目前，单总线器件主要有数字 温度传感器（如DS18B20）、A/D转换器（如DS2450）、门标、身份识别器（如DS1990A）、单 总线控制器（如DS1WM）等这里介绍一种iButton形式的单总线器件，它是利用瞬间接触 来进行数字通信的，这些器件的应用已经渗透到货币交易和高度安全的认证系统之中IButton是采用纽扣状不锈钢外壳封装的微型计算机晶片，它具有抗撞击、防水渍、耐腐蚀、 抗磁扰、防折叠、价格便宜等特点，能较好的解决传统识别器存在的不足，同时又可满足系 统在可靠性、稳定性方面的要求。
IButton主要有三种类型，分别是Memory iButton （存储 器）；Java-powered cryp to graphic iButton （加密型）；Thermochron iButton （温度型） 存储型iButton最大存储空间为64kB，可以存储文本或数字照片加密型iButton是一种微 处理器和高速算法加速器，可以产生大量需要加密和解密的数据信息，它的运行速度非常快， 可与Internet应用相结合，并可应用于远程鉴定识别温度型iButton可以测量温度变化， 它内含温度计、时钟、热记录和存储单元等图4安防系统硬件原理图5 单总线器件的应用 现以单总线器件iButton在安防系统上的应用为例来进行说明,该安防系统就是利用iButton 来进行门禁识别的其门禁识别部分的硬件原理图如图4所示，它由主机微控制器、从机（包 括iButton信息读取头和iButton）、主机通过RS485进行远程通信（或通过MicroWeb连上 Internet）等三部分组成微控制器采用Microchip公司的PIC16F873芯片，而API8108A 语音芯片则用来告诉用户系统［1］［2］下一页 信息；iButton采用DS1990A，信息读取头被读取并同时送到主机微控制器，然后由主机把收到的标识码与原先存 储的iButton标识码进行比较判断，若吻合，则系统按设定要求程序工作，否则，系统给出 语音提示。
DS1990A与主机微控制器之间的通信软件设计流程图如图5所示通常主机与单 总线器件的通信都是通过初始化、写0、写1、读0、读1时序来的完成的，下面给出用汇编 语言编写的子程序，需要说明的是，这些程序虽然是针对iButton所写的，但适用于所有的 单总线器件，且简单易懂，现予给出，以供大家参考。