1-Wire

Príklady použitia

Zariadenia 1-Wire sú dostupné v rôznych baleniach: integrované obvody, balík v štýle TO-92 (ako sa zvyčajne používa pre tranzistory) a prenosná forma nazývaná iButton alebo Dallas key, čo je malý balík z nehrdzavejúcej ocele, ktorý pripomína hodinky. batérie. Výrobcovia vyrábajú aj zariadenia zložitejšie ako jeden komponent, ktoré na komunikáciu využívajú zbernicu 1-Wire.

1-Wire zariadenia sa môžu zmestiť na rôzne miesta v systéme. Môže to byť jeden z mnohých komponentov na doske plošných spojov v rámci produktu. Môže to byť aj jeden komponent v rámci zariadenia, ako je teplotná sonda. Môže byť pripojený k monitorovanému zariadeniu. Niektoré laboratórne systémy sa pripájajú k 1-Wire zariadeniam pomocou káblov s modulárnymi konektormi alebo kábla CAT-5. V takýchto systémoch sú obľúbené RJ11 (6P2C alebo 6P4C modulárne zástrčky, bežne používané pre telefóny).

Systémy snímačov a akčných členov môžu byť zostavené prepojením mnohých 1-Wire komponentov. Každý 1-Wire komponent obsahuje všetku logiku potrebnú na prevádzku na 1-Wire zbernici. Príklady zahŕňajú záznamníky teploty, časovače, snímače napätia a prúdu, monitory batérie a pamäť. Tie je možné pripojiť k PC pomocou zbernicového prevodníka. Rozhrania USB, sériový a paralelný port RS-232 sú obľúbené riešenia na pripojenie MicroLan k hostiteľskému počítaču. 1-Wire zariadenia môžu byť tiež prepojené priamo s mikrokontrolérmi od rôznych predajcov.

iButtons sú pripojené k systémom 1-Wire zbernice pomocou zásuviek s kontaktmi, ktoré sa dotýkajú „veka“ a „základne“ nádoby. Alternatívne môže byť spojenie semipermanentné so zásuvkou, do ktorej sa iButton zaklapne, ale z ktorej sa dá ľahko vybrať.

Každý čip 1-Wire má jedinečný identifikačný kód. Táto vlastnosť robí z čipov, najmä iButtonov, vhodné elektronické kľúče. Niektoré použitia zahŕňajú zámky, poplašné zariadenia proti vlámaniu, počítačové systémy, výrobcom schválené príslušenstvo, hodiny a kuriérske a údržbárske kľúče pre inteligentné trezory. iButtons boli použité ako inteligentné lístky Akbil na verejnú dopravu v Istanbule.

Použitie zbernice

V každej MicroLan zbernici je vždy len jeden master, ktorým môže byť počítač alebo mikroprocesor. Master začne činnosť na zbernici, čo zjednodušuje vznik kolízií na zbernici. Protokoly sú v softvéri vytvorené tak, aby detekovali kolízie. Po kolízii sa master opäť pokúsi o komunikáciu.

Rovnakú zbernicu môže zdieľať viacero zariadení. Každé zariadenie na zbernici má unikátne sériové 64-bitové číslo. Najmenej významný bajt sériového čísla je 8-bitové číslo, ktoré určuje typ zariadenia. Najvýznamnejší bajt je štandardný (pre zbernicu 1-Wire) 8-bitový CRC.

Existuje niekoľko štandardných príkazov na vysielanie broadcast, aj na adresáciu konkrétnych zariadení. Master môže vyslať príkaz pre výber a potom adresu konkrétneho zariadenia. Ďalší príkaz je vykonaný iba adresovanému zariadeniu.

Protokol enumerácie 1-wire zbernice (popísané neskôr) je algoritmus použitý masterom na čítanie adresy každého zariadenia na zbernici. Adresa zahŕňa typ zariadenia a CRC a tvorí spoľahlivý súpis zariadenia na zbernici. 64 bit adresný priestor je prehľadaný ako binárny strom, ktorý umožňuje identifikovať až 75 zariadení za sekundu, ktoré sa nachádzajú na zbernici.

Dallas 1-Wire sieť je fyzicky implementovaná ako master s otvoreným kolektorom, ktorý je pripojený k jednému alebo viacerým slavám, aj s otvoreným kolektorom. Jeden pull-up rezistor je spoločný pre všetky zariadenia, na zbernici dovoľuje napätie až na 3 alebo 5 voltov a môže poskytnúť energiu pre slave zariadenia. Komunikácia sa začne, keď master alebo slave stiahne zbernicu k nule, tj spojí rezistor na zem cez MOSFET výstup. Sú k dispozícii konkrétne 1-Wire zariadenia na ovládanie aj premostenie. Je možné dosiahnuť prenosovú rýchlosť až 16,3 kb/s. K dispozícii je aj režim overdrive, ktorý urýchľuje komunikáciu násobkom 10.

Master začne prenos reset pulzom, ktorý stiahne zbernicu na 0 voltov po dobu najmenej 480 µs. To zresetuje všetky podriadené zariadenia na zbernici. Potom sa akýkoľvek prítomný slave ukáže pomocou impulzu: podrží zbernicu na nule po dobu najmenej 60 µs potom, čo ju master uvoľní.

Na poslanie „1“, master vyšle veľmi krátky (1–15 µs) široký pulz. Pre poslanie „0“, master vyšle 60 µs široký pulz. Klesajúca (zostupná) hrana pulzu sa používa na spustenie monostabilného multivibrátora v slave zariadenia. Multivibrátor slave zariadenia číta zbernicu 30 µs po zostupnej hrane. Multivibrator slave zariadenie má nevyhnutné analógové odchýlky, ktoré ovplyvňujú jeho presnosť časovania, čo je dôvod, prečo výstupný impulz musí byť 60 µs dlhý a počiatočný pulz nemôže byť dlhší ako 15 µs.

Keď nie je k dispozícii 1-wire periférie, môže UART implementovať master zbernice. Sériové alebo USB čipy na premostenie sú k dispozícii, zvládnu požiadavky na načasovanie a časový priebeh 1-Wire zbernice. Sú obzvlášť užitočné pre efektívne využitie dlhých vedení (dlhších ako 100 m). Až 300 m dlhé zbernice skladajúce sa z jednoduchej krútenej dvojlinky boli testované výrobcom. Vyžaduje si to však úpravu pull-up odporov na 5 až 1 kΩ.

Pri prijímaní dát, master odošle 1–15 µs impulz 0 V na začiatku každého bitu. Pokiaľ vysielacia podriadená jednotka chce poslať „1“, nerobí nič a zbernica zdvihne pull-up napätie. Pokiaľ vysielacej slave chce poslať „0“, stiahne zbernicu na nulu po dobu 60 µs.

Základná sekvencia je reset pulz nasledovaný 8 bitmi príkazu a potom odosielané, alebo prijímané dáta v skupinách 8 bitov.

Keď sú dáta prenášané, chyby môžu byť detekované pomocou 8-bitovej CRC (slabá ochrana dát).

Ak chce nájsť master zariadenie, vyšle na zbernici príkaz a do jednotlivých bitov adresy zapisuje. Po každom bite „počúva“. Ak slávu postupne súhlasia všetky adresované bity, vráti po každom bite 0. Master používa tento jednoduchý spôsob na systematické vyhľadanie platnej sekvencie bitov adresy. Tento proces je oveľa rýchlejší, než hrubá sila na vyhľadávanie všetkých možných 64-bitových čísel. Akonáhle je detekovaný iný bit, všetky nasledujúce adresové bity sú neplatné. Výpočet 10–15 zariadení dokončí veľmi rýchlo.