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技術(shù)專題
單總線通信簡介
單總線基礎(chǔ)
單總線由Dallas Semiconductor開發(fā)，Dallas被Maxim收購，據(jù)我所知，Maxim是該協(xié)議的當前“所有者”。該接口使用主/從結(jié)構(gòu)，并且主從之間唯一需要的連接是接地參考和一條信號線。與I2C一樣，信號線通過電阻上拉至V DD并通過漏極開路輸出電路驅(qū)動。單總線強調(diào)在速度或?qū)崿F(xiàn)靈活性方面的低引腳數(shù)。最初的協(xié)議被限制為16.3 kbps的數(shù)據(jù)速率，按照當前的標準，這似乎是荒謬的，但是對于許多應用程序來說卻是完全合適的。較新的1線設(shè)備支持更高的“過載”模式。單總線不支持全雙工通信。（在一條線上同時在兩個方向上同時傳輸單獨的數(shù)據(jù)流是一個很巧妙的技巧。）但是它是雙向的。
瞬間接觸應用
1線協(xié)議與眾不同的方面是，它旨在用于（使用Maxim的術(shù)語）“瞬時接觸環(huán)境”。當我想到I2C尤其是SPI時，我想到的是帶有各種集成電路的PCB，這些PCB可以永久安裝并通過永久連接鏈接。
但是，單總線通常與僅與主機電氣接觸的組件一起使用。在1線總線實現(xiàn)中，瞬時接觸系統(tǒng)的重要性體現(xiàn)在“ iButton”程序包中（見下圖）。這是1線總線組件的標準外形尺寸之一，并且用作頻繁與主設(shè)備分開的從設(shè)備的耐用，標準化外殼。
寄生功率
我認為1線總線最有趣的功能是“寄生電源”。 1線協(xié)議比UART更接近真正的單線接口。對此斷言的理由是1線從機不需要電源連接，而使用UART，接收器和發(fā)送器都必須分別連接電源。1線集成電路（其中包括溫度傳感器，驗證器，存儲器和數(shù)據(jù)記錄器）在沒有電源引腳的情況下如何工作和通信？好吧，實際上，它們確實具有電源引腳，因為主機和從機之間的“單線”能夠傳輸數(shù)據(jù)和電源。1線制IC可以通過內(nèi)部電源電路從串行數(shù)據(jù)信號中提取工作電源，該內(nèi)部電源電路由二極管和電容器組成。當數(shù)據(jù)線為邏輯高電平時，會使用一些額外的電流為電容器充電，然后，當數(shù)據(jù)線為邏輯低電平時，二極管會阻止電容器放電。
識別從設(shè)備
單總線協(xié)議的另一個有趣特性是其尋址連接到總線的組件的方法。每個1線器件都經(jīng)過預編程，并具有唯一且永久的64位序列號。（貸給達拉斯半導體以進行良好的長期規(guī)劃； 2 64大約等于18.4億五千萬，所以我不認為我們會很快用完1線地址。）此64位序列號包括對于8位CRC和用于識別所述家庭到的IC所屬的碼8個比特。 主機在尋址從機時使用這些64位序列號，這意味著總線上的多個設(shè)備不可能具有相同的從機地址。如果知道序列號并將其合并到主機的固件中，那么對從站進行尋址就很容易，但是如果不知道序列號怎么辦？好吧，1線協(xié)議結(jié)合了一種方便的搜索算法，該算法使主機可以確定所有連接設(shè)備的序列號。
結(jié)論
我希望本文能使您對單總線及其使用方式有一個清晰的了解。如果您曾經(jīng)將此協(xié)議集成到您的設(shè)計中，那么很高興聽到您的經(jīng)驗。為什么選擇1線而不是SPI或UART？您注意到任何明顯的優(yōu)點或缺點嗎？