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1、1 of 8 082004 应用笔记 244 性能优异的 1-Wire 网络驱动器 www.maxim- 简介1-Wire 网络的可靠性在很大程度上取决于主机与1-Wire 从机器件之间所采用的通信驱动电路的性能采用精细的阻抗匹配和 “ 智能”?-? D? ?500m?2?| ? ?148? 1Q1C1和上拉部分晶体管 Q3 与周围的元件 (C4?a? EEPROM本文没有讨论 “ 强上拉 ” 的功能三个晶体管中最多只有一个处于导通状态“ 空闲” 状态这三个晶体管都不导通名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
2、理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - App244 2 of 8 R4?a?当 1-Wire 线空闲时由于 R4与 Q1 的漏极相连但不会影响 1-Wire 总线的低电平电压不建议减小 R4 阻值而这不是我们所期望的 分别导通至 GND 和 VCC?R3 限制 ESD 电流该驱动器一个最明显的特性就是可以在主机端实现与 1-Wire电缆之间严格的终端匹配其特性阻抗约为 100欧总线终端匹配分别通过 R3与 R1或 R2的串联来实现为了驱动器适应不同的特征阻抗电缆驱动器的三个部分在相应的晶体管导通时当驱动器将 1-Wire 总线变为低电平R6
3、 和 C2 限制动态上拉信号变为有效状态时的压摆率这三个部分的时间常数均为0.5 s关于详细资料和示波器波形电路工作原理若忽略强上拉电路 (Q3, R7, C4)?aD?D?o? ?e?aDRIVEDRIVE 为高电平有效信号来启动 1-Wire 通信用来激活动态上拉晶体管Q21-Wire 的地线与驱动器 /微控制器 GND 共地必须发出恰当的 DRIVE 信号和 DPU 信号1-Wire 通信有四种波形和三种通信时隙波形之后跟随在线应答脉冲当需要发出复位脉冲时参见图 2从 A 点开始在 B 点除非 1-Wire 器件将总线拉低以产生中断信号中断类型 2否则 1-Wire 电压开始上升从 C
4、点开始就要对 1-Wire 进行重复采样在 D 点之后很短时间内E 点1-Wire 总线将会以更快的速度被拉至 5V?1-Wire器件从 G 点开始在 G 与 I 之间的某个地方判定是否存在 1-Wire 器件1-Wire 电压开始升至 5V?D? ?1A类中断信号逻辑状态为高电平以确保 1-Wire 总线电压上升到5V D?D?D?o?2 同时开始下一轮重复采样过程如返回 C 点继续采样如果在总线上还存在其它的 1-Wire 器件它们将把此中断脉冲看作是复位脉冲1-Wire 的逻辑状态为高复位/在线应答脉冲检测在M 点结束名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -
5、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - App244 3 of 8 图 2 复位与在线应答脉冲时序MILKFGEBADRIVEHSampleDPUSENSE(1-Wire)JCD复位/在线应答脉冲检测序列的时间建议值A to B B to C D to E E to F E to H H to J J to K K to L L to M 480s 0 to 2s 0 to 2s 8s 72s 240s 0 to 2s 60s 2s 采样点 H必须选在应答脉冲窗口之内数据手册中将此窗口时间
6、长度规定为tMSP1-Wire 器件检测到逻辑高电平时图2中该参考点近似为 E点当发生 2类中断时参见DS1994/DS2404 数据手册从E到M的时间称为高电平复位时间 tRSTH并说明了如何确定最小的tRSTH值通信时隙写0时隙写0时隙用于在 1-Wire 总线中传送比特 0D a?DDD 0时隙操作时图中对应的为 A点和B0点1-Wire 总线的电压缓降至 0V1-Wire总线电压开始上升动态上拉 DPU变为有效动态上拉信号在 D0点结束写0时隙不需要对数据线进行采样但是也允许对 1-Wire 总线按照读时隙图52?1y?2?-?a0A 到C0的持续时间长度等于 tF (下降时间 )与
7、tW0L (写0低电平时间)之和数据手册规定了 tW0L和tREC的最小值名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - App244 4 of 8 图 3.写 0时隙E0D0C0B0ADRIVEDPUSENSE(1-Wire)推荐的写 0 时隙时间值A to B0 B0 to C0 C0 to D0 A to E0 60s 2s 16s 80s 写1/读1时隙写1时隙用于从 1-Wire 总线上传送比特 1?a2 D1或读1时
8、隙从A点开始在BR点无论是在进行读 1操作还是进行写 1操作在CR点对1-Wire 总线进行取样动态上拉DPU将立即变为有效状态这将使 1-Wire 总线电压以更快的速度升至5V采样点 CR 必须落在主机采样窗口范围内在数据手册中该时间窗口称为 tMSR1-Wire 器件检测到逻辑低电平时作为tMSR 的开始点从 A 到 BR 的持续时间等于tF (下降时间 )和tRL (读低电平时间 )之和从 A 到 F1 的时间也就是时隙周期时间 tSLOT? 1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
9、- - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - App244 5 of 8 读时隙读0时隙用于从 1-Wire 总线上读取比特 0D a?DD? ?2?D?|?aA点和BR点1-Wire 总线的电压缓降至 0V 1-Wire 器件需要把 1-Wire拉为低电平到BR点结束1-Wire总线在开始时先由 1-Wire 主机将电压拉低随后由总线上存在的一个或多个1-Wire 器件继续把 1-Wire总线电压维持在逻辑低电平状态由于读到的比特为 0?D0 点1-Wire 器件停止下拉随后在 E0再次进行取样同时动态上拉 DPU变为有效状态动态上拉 DPU的有效状态从 F0持续到
10、G0CR采样点的选取与写 1/读时隙时相同从A到H0的时间也就是时隙周期时间tSLOT?0?0?a?y? 3 ? ?t ?2D?o?o?1? ?a? ? ?y?D?a? ?DD ?名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - App244 6 of 8 软件流程图Reset/Presence Detect Sequence Presence = FALSE; Short = TRUE (see Note 2) Sample S
11、ENSE HIGH LOW Short = FALSE RETURN (1-Wire is shorted) Activate DRIVE from A to B Set Timer for Short (or Interrupt) Time-out Sample SENSE LOW HIGHDecrement Timer (see Note 1) (no action) End this loop when Sample = HIGH or when the timer expires Timer expired ? No Yes Activate DPU from E to F RETUR
12、N (1-Wire is shorted) Wait until H (presence pulse sampling point) Sample SENSE LOW HIGH Presence = TRUE RETURN (no 1-Wire parts) Wait until J (interrupt pulse sampling point) Sample SENSE LOW HIGH (Interrupt, see Note 2) Activate DPU from K to L Do it again Wait until M (begin of next Time Slot) 注
13、1: 若仅将定时器作为计数器而不是实时定时器定时器应该在5000s 后终止由于在这里只有一款可产生中断的1-Wire 芯片(DS1994/DS2404) ?D?2? ?a?DD ?名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - App244 7 of 8 Generate Time Slot Activate DRIVE (begin time slot) Write Zero Case ? No (Write One or r
14、ead case) Yes Deactivate DRIVE at BR BitValue = 0 (see Figure 3) Wait until CR (sampling point) Deactivate DRIVE at B0 Sample SENSE LOW HIGH Wait until C0 BitValue = 0 (see Figure 5) BitValue = 1 (see Figure 4) Activate DPU from C0 to D0 Set Timer for Time Slot Time-out Activate DPU from D1 to E1 Wa
15、it until E0 (begin of next Time Slot) Sample SENSE LOW HIGH Wait until F1 (begin of next Time Slot) Decrement Timer (see Note 1) Activate DPU (see Note 2) Continue this loop until the timer expires (no action) Wait until G0 (no action) Deactivate DPU Wait until H0 (begin of next Time Slot) 在该流程图写 1
16、时隙与读0 时隙是相同的注 1: 若仅将定时器作为计数器而不是实时定时器定时器应该在45s 后终止在定时器停止之前若信号已处于有效状态因此允许对已处于有效状态的DPU 信号进行激活也可以进行检测DPU 信号是否有效则在执行程序时无需再次激活当对信号进行检验时必须使用差分探头否则探头的地将旁路1-Wire 的参考地如果不能提供差分探头将示波器地同总线地隔离以断开示波器电源电缆的安全接地名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - -
17、 App244 8 of 8 示波器波形复位/在线应答脉冲检测时隙 (如图 2)写 0 时隙 (如图 3)写 1/读 1 时隙(如图 4)读 0 时隙(如图 5)在 300m 电缆末端的下降沿信号在 300m 电缆末端附近所看到的相同的下降沿信号注详细的技术资料和订购信息请点击The saddle in the center of the falling edge ends when the signal reflected from the far end has returned back to the driver. This is a natural behavior of transmission lines. The saddle will not be visible with cables shorter than 100m. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -
