單總線1-Wire原理及特點

在嵌入式底層通信中，像485總線、I2C總線等都是比較常見的通信總線。

今天給大家分享一種相對 485、I2C沒有那么流行，但也是一種常用的總線：1-Wire單總線。

單總線1-Wire介紹

1-Wire，即大家說的單總線。

單總線是美國DALLAS公司推出的外圍串行擴展總線技術(shù)。與SPI、I2C串行數(shù)據(jù)通信方式不同．它采用單根信號線，既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，具有節(jié)省I/O口線、資源結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于總線擴展和維護等諸多優(yōu)點。

1-Wire器件按照串行協(xié)議進行供電和數(shù)據(jù)通信，能夠以無與倫比的優(yōu)勢為系統(tǒng)增添特定功能，大大簡化系統(tǒng)的互聯(lián)電路。

1-Wire 產(chǎn)品特點 ：

通過單線接口提供器件控制及操作

每個器件具有唯一的工廠光刻ID

通過單總線供電（“寄生電源”）

可掛接多點：單一總線可掛接多個器件

提供額外的ESD保護

1-Wire原理

顧名思義，單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。

設(shè)備（主機或從機）通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放總線，而讓其它設(shè)備使用總線，其內(nèi)部等效電路如圖所示：

單總線通常要求外接一個約為4.7kΩ的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。

主機和從機之間的通信主要通過3個步驟完成，分別為：初始化1-wire器件、識別1-wire器件和交換數(shù)據(jù)。

由于它們是主從結(jié)構(gòu)，只有主機呼叫從機時，從機才能應(yīng)答，因此主機訪問1-wire器件都必須嚴(yán)格遵循單總線命令序列，即初始化、ROM、命令功能命令。如果出現(xiàn)序列混亂，1-wire器件將不響應(yīng)主機（搜索ROM命令，報警搜索命令除外）。

1-Wire時序描述

所有的單總線器件都要遵循嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。

1-wire協(xié)議定義了復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、讀0和讀1時序等幾種信號類型。

所有的單總線命令序列（初始化，ROM命令，功能命令）都是由這些基本的信號類型組成的。在這些信號中，除了應(yīng)答脈沖外，其它均由主機發(fā)出同步信號，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。

其中，（a）是初始化時序，初始化時序包括主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機發(fā)出的應(yīng)答脈沖。主機通過拉低單總線至少480μs產(chǎn)生Tx復(fù)位脈沖；然后由主機釋放總線，并進入Rx接收模式。主機釋放總線時，會產(chǎn)生一由低電平跳變?yōu)楦唠娖降纳仙?，單總線器件檢測到該上升沿后，延時15～60μs，接著單總線器件通過拉低總線60～240μsμ來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機接收到從機的以應(yīng)答脈沖后，說明有單總線器件在線，然后主機就可以開始對從機進行ROM命令和功能命令操作。

圖中的（b）、（c）、（d）分別是寫1、寫0和讀時序。在每一個時序中，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。所有的讀、寫時序至少需要60μs，且每兩個獨立的時序之間至少需要1μs的恢復(fù)時間。

圖中，讀、寫時序均始于主機拉低總線。在寫時序中，主機將在拉低總線15μs之內(nèi)釋放總線，并向單總線器件寫1；若主機拉低總線后能保持至少60μs的低電平，則向單總線器件寫0。單總線器件僅在主機發(fā)出讀時序時才向主機傳輸數(shù)據(jù)，所以，當(dāng)主機向單總線器件發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便單總線器件能傳輸數(shù)據(jù)。

在主機發(fā)出讀時序之后，單總線器件才開始在總線上發(fā)送0或1。若單總線器件發(fā)送1，則總線保持高電平，若發(fā)送0，則拉低總線。

由于單總線器件發(fā)送數(shù)據(jù)后可保持15μs有效時間，因此，主機在讀時序期間必須釋放總線，且須在15μs的采樣總線狀態(tài)，以便接收從機發(fā)送的數(shù)據(jù)。

1-Wire應(yīng)用

單總線應(yīng)用在很多領(lǐng)域，比如：單總線IC器件、存儲器、溫濕度傳感器、邏輯器件、時鐘芯片等。

學(xué)習(xí)過單片機的同學(xué)，應(yīng)該大多數(shù)都用過DS18B20這個經(jīng)典的溫度傳感器，單片機與它的連接（通信）就是通過單總線（1-Wire）實現(xiàn)的。

DS18B20電路圖：

DS18B20單總線應(yīng)用：

此外，很多器件（模組）為了適應(yīng)不同需求，會兼容很多通信接口，比如I2C、 SPI、 1-wire同時支持。

除了這個經(jīng)典的DS18B20之外，其實我們接觸的很多器件，也是支持單總線通信的。

原文標(biāo)題：通信教程 | 1-Wire單總線原理及應(yīng)用

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