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技術(shù)專(zhuān)題
單總線通信簡(jiǎn)介
單總線基礎(chǔ)
單總線由Dallas Semiconductor開(kāi)發(fā)，Dallas被Maxim收購(gòu)，據(jù)我所知，Maxim是該協(xié)議的當(dāng)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(hào)線。與I2C一樣，信號(hào)線通過(guò)電阻上拉至V DD并通過(guò)漏極開(kāi)路輸出電路驅(qū)動(dòng)。單總線強(qiáng)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(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)，這似乎是荒謬的，但是對(duì)于許多應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)卻是完全合適的。較新的1線設(shè)備支持更高的“過(guò)載”模式。單總線不支持全雙工通信。（在一條線上同時(shí)在兩個(gè)方向上同時(shí)傳輸單獨(dú)的數(shù)據(jù)流是一個(gè)很巧妙的技巧。）但是它是雙向的。
瞬間接觸應(yīng)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(yǔ)）“瞬時(shí)接觸環(huán)境”。當(dāng)我想到I2C尤其是SPI時(shí)，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(guò)永久連接鏈接。
但是，單總線通常與僅與主機(jī)電氣接觸的組件一起使用。在1線總線實(shí)現(xiàn)中，瞬時(shí)接觸系統(tǒng)的重要性體現(xiàn)在“ iButton”程序包中（見(jiàn)下圖）。這是1線總線組件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸之一，并且用作頻繁與主設(shè)備分開(kāi)的從設(shè)備的耐用，標(biāo)準(zhǔn)化外殼。
寄生功率
我認(rèn)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(duì)此斷言的理由是1線從機(jī)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(yàn)證器，存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)記錄器）在沒(méi)有電源引腳的情況下如何工作和通信？好吧，實(shí)際上，它們確實(shí)具有電源引腳，因?yàn)橹鳈C(jī)和從機(jī)之間的“單線”能夠傳輸數(shù)據(jù)和電源。1線制IC可以通過(guò)內(nèi)部電源電路從串行數(shù)據(jù)信號(hào)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(dāng)數(shù)據(jù)線為邏輯高電平時(shí)，會(huì)使用一些額外的電流為電容器充電，然后，當(dāng)數(shù)據(jù)線為邏輯低電平時(shí)，二極管會(huì)阻止電容器放電。
識(shí)別從設(shè)備
單總線協(xié)議的另一個(gè)有趣特性是其尋址連接到總線的組件的方法。每個(gè)1線器件都經(jīng)過(guò)預(yù)編程，并具有唯一且永久的64位序列號(hào)。（貸給達(dá)拉斯半導(dǎo)體以進(jìn)行良好的長(zhǎng)期規(guī)劃； 2 64大約等于18.4億五千萬(wàn)，所以我不認(rèn)為我們會(huì)很快用完1線地址。）此64位序列號(hào)包括對(duì)于8位CRC和用于識(shí)別所述家庭到的IC所屬的碼8個(gè)比特。 主機(jī)在尋址從機(jī)時(shí)使用這些64位序列號(hào)，這意味著總線上的多個(gè)設(shè)備不可能具有相同的從機(jī)地址。如果知道序列號(hào)并將其合并到主機(jī)的固件中，那么對(duì)從站進(jìn)行尋址就很容易，但是如果不知道序列號(hào)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(jī)可以確定所有連接設(shè)備的序列號(hào)。
結(jié)論
我希望本文能使您對(duì)單總線及其使用方式有一個(gè)清晰的了解。如果您曾經(jīng)將此協(xié)議集成到您的設(shè)計(jì)中，那么很高興聽(tīng)到您的經(jīng)驗(yàn)。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(diǎn)或缺點(diǎn)嗎？