了解 1-Wire 的簡(jiǎn)單性

端點(diǎn)設(shè)備的電源和控制

簡(jiǎn)單的更好。簡(jiǎn)單性允許更少的事情出錯(cuò)。從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，它提供的東西更少。此外，它還節(jié)省了成本。該博客討論了在使用電源 I/O 受限系統(tǒng)時(shí)的替代和簡(jiǎn)化 I 2 C/SPI 通信解決方案。

傳統(tǒng)上，I 2 C 和 SPI 使用多根線。但是，可以使用單線連接和接地來(lái)傳輸電源和數(shù)據(jù)以操作 I 2 C 和 SPI 端點(diǎn)，例如濕度或溫度傳感器。具體而言，Analog Devices 的 1-Wire ?技術(shù)在主機(jī)上可能只有一個(gè)或幾個(gè)引腳可用的 I/O 受限系統(tǒng)中提供了一種強(qiáng)大的解決方案。Analog Devices DS28E18 1-Wire ?到I 2 C/SPI 橋接器是橋接設(shè)備的一個(gè)很好的例子，它利用 1-Wire 來(lái)解決一組標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)挑戰(zhàn)，例如布線限制、通信距離和協(xié)議轉(zhuǎn)換（圖 1） .

圖 1：圖表顯示了與布線限制、通信距離和協(xié)議轉(zhuǎn)換相關(guān)的挑戰(zhàn)。（來(lái)源：Analog Devices）

這種單線接口技術(shù)由 Analog Devices 提供，自 1980 年代就已問世。單個(gè)專用連接可提供電力和數(shù)據(jù)，從而支持各種應(yīng)用，例如醫(yī)療傳感器、配件識(shí)別以及遠(yuǎn)程或本地環(huán)境感測(cè)。1-Wire 解決方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過單觸點(diǎn)接口操作 SPI 或 I 2 C 器件，無(wú)需外部電源，以及 1-Wire 和 I 2 C/SPI 主機(jī)工作模式的靈活性應(yīng)用程序。

兩個(gè)聯(lián)系人操作此接口。通過 1-Wire 單連接和接地連接，設(shè)計(jì)人員可以在超速模式下以兩種不同的速度通信，11.7kb/s 和 62.5kb/s。微控制器主機(jī)通過 DS28E18 橋接器的 1-Wire 接口連接到遠(yuǎn)程 SPI 傳感器，僅使用兩個(gè)連接，即 1-Wire I/O 和地（圖 2）。

圖 2：該圖說(shuō)明了系統(tǒng)級(jí)配置。（來(lái)源：Analog Devices）

1-Wire 轉(zhuǎn) I2C/SPI，帶定序器和功率采集

DS28E18 通信橋的獨(dú)特功能之一是它可以收集高達(dá) 10mAs 的電流來(lái)為外部連接的 I 2 C/SPI 端點(diǎn)供電。該器件還可以驅(qū)動(dòng)高達(dá) 1MHz 和 2.3MHz的 I 2 C 和 SPI 端點(diǎn)。DS28E18 通信橋采用小型 2x3mm TDFN 封裝，在 -40°C 至 +85°C 的環(huán)境條件下以 3.3V (±10%) 電壓工作。

除了 1-Wire 接口和功能外，DS28E18 還包含三個(gè)主要模塊（圖 3），它們對(duì)于連接 I 2 C/SPI 端點(diǎn)至關(guān)重要：

作為 1-Wire 命令和 I 2 C/SPI 命令之間橋梁的命令序列器

一個(gè)帶有數(shù)據(jù)的 SRAM 塊，用于最終操作設(shè)備

一個(gè) I 2 C/SPI/GPIO 接口控制器

圖 3：DS28E18 方框圖顯示了與 I 2 C/SPI 端點(diǎn)接口所必需的三個(gè)主要塊。（來(lái)源：Analog Devices）

命令序列器

命令序列器處理緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在 SRAM 中的指定地址（一次 128 字節(jié)），并返回 CRC16 供主機(jī)處理器驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸。定序器通過將最常用的命令存儲(chǔ)在 SRAM 中來(lái)最大限度地減少主機(jī)的通信開銷。DS28E18 在 SRAM 中提供了一個(gè) 512 字節(jié)的緩沖區(qū)，可以加載多個(gè) I 2 C 或 SPI 命令。加載后，主機(jī)控制器發(fā)送命令以執(zhí)行序列、提供電源并從連接的 I 2 C 或 SPI 外設(shè)收集數(shù)據(jù)。隨后的 1-Wire 命令讀取收集的傳感器數(shù)據(jù)。

駐留在藍(lán)色突出顯示元素（圖 4）中的三種類型的命令可操作該設(shè)備。這些命令是：

1-Wire ROM功能指令

DS28E18 器件功能命令

DS28E18 定序器命令

圖 4：突出顯示的框圖說(shuō)明了操作 DS28E18 的命令所在的位置。（來(lái)源：Analog Devices）

主機(jī)使用 1-Wire ROM 級(jí)功能命令啟動(dòng)通信以識(shí)別和選擇 DS28E18 橋接器件。一旦選擇，設(shè)備功能命令與定序器交互。圖 4 列出了 DS28E18 可用的 1-Wire ROM 和器件功能命令。詳細(xì)信息請(qǐng)參考 DS28E18 技術(shù)文檔。

DS28E18 有一個(gè) 144 字節(jié)的命令緩沖區(qū)，其中 16 字節(jié)用于設(shè)備功能命令操作，128 字節(jié)用于將具有順序命令的形成數(shù)據(jù)包傳輸?shù)?512 字節(jié) SRAM 定序器中。安裝在 SRAM 定序器中的形成的數(shù)據(jù)包可以被調(diào)用以將 I 2 C/SPI 數(shù)據(jù)寫入和讀取到連接的從設(shè)備。序列的最大長(zhǎng)度為 512 字節(jié)。I 2 C/SPI 從機(jī)響應(yīng)在序列完成后使用讀取定序器命令恢復(fù)。

返回的結(jié)果字節(jié)表示成功或遇到任何錯(cuò)誤，例如收到 NACK。如果字節(jié)指示錯(cuò)誤，則返回兩個(gè)附加字節(jié)以指示序列中的錯(cuò)誤位置。

定序器的實(shí)用命令通過 SENS_VDD 引腳為端點(diǎn)設(shè)備提供各種功能，例如延遲和電源門控?？梢园错樞蚴褂醚舆t，以便為 I 2 C/SPI 端點(diǎn)設(shè)備提供額外的時(shí)間來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)換，或者允許在端點(diǎn)上電后進(jìn)行穩(wěn)定。延遲范圍從 1ms 到 32s。提供給端點(diǎn)的電源是從 1-Wire 接口獲取的。這意味著主機(jī)必須為整個(gè)序列啟用強(qiáng)上拉。DS28E18 可提供高達(dá) 10mA 的電流。

界面控制

DS28E18 的 GPIO、I 2 C 和 SPI 接口在四個(gè)引腳上進(jìn)行多路復(fù)用（圖 5）。I 2 C 接口可在 100kHz、400kHz 或 1MHz 下運(yùn)行，而 SPI 可配置為在 100kHz、400kHz、1MHz 或 2.3MHz 下運(yùn)行。配置為 SPI 時(shí)，GPIO 不可用。

圖 5：GPIO/I 2 C/SPI 引腳多路復(fù)用和接口控制（來(lái)源：Analog Devices）

審核編輯黃昊宇