單總線（1-Wire Bus）技術及其應用

摘要：介紹了美DALLAS公司推出的單總線技術的原理和信號傳輸方式，說明了單總線通信協(xié)議，最后以單總線器件iButton在安防系統(tǒng)中的應用為例，給出了單總線的數據傳輸方法。

    關鍵詞：單總線 單總線協(xié)議 iButton

1 引言

目前常用的微機與外設之間進行數據傳輸的串行總線主要有I2C總線、SPI總線和SCI總線。其中I2C總線以同步串行2線方式進行通信（一條時鐘線，一條數據線），SPI總線則以同步串行3線方式進行通信（一條時鐘線，一條數據輸入線，一條數據輸出線），而SCI總線是以異步方式進行通信（一條數據輸入線，一條數據輸出線）的。這些總線至少需要兩條或兩條以上的信號線。近年來，美國的達拉斯半導體公司（DALLAS SEMICONDUCTOR）推出了一項特有的單總線（1-Wire Bus）技術。該技術與上述總線不同，它采用單根信號線，既可傳輸時鐘，又能傳輸數據，而且數據傳輸是雙向的，因而這種單總線技術具有線路簡單，硬件開銷少，成本低廉，便于總線擴展和維護等優(yōu)點。

單總線適用于單主機系統(tǒng)，能夠控制一個或多個從機設備。主機可以是微控制器，從機可以是單總線器件，它們之間的數據交換只通過一條信號線。當只有一個從機設備時，系統(tǒng)可按單節(jié)點系統(tǒng)操作；當有多個從設備時，系統(tǒng)則按多節(jié)點系統(tǒng)操作。圖1所示是單總線多節(jié)點系統(tǒng)的示意圖。

2 單總線的工作原理

顧名思義，單總線即只有一根數據線，系統(tǒng)中的數據交換、控制都由這根線完成。設備（主機或從機）通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數據線，以允許設備在不發(fā)送數據時能夠釋放總線，而讓其它設備使用總線，其內部等效電路如圖2所示。單總線通常要求外接一個約為4.7kΩ的上拉電阻，這樣，當總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。主機和從機之間的通信可通過3個步驟完成，分別為初始化1-wire器件、識別1-wire器件和交換數據。由于它們是主從結構，只有主機呼叫從機時，從機才能應答，因此主機訪問1-wire器件都必須嚴格遵循單總線命令序列，即初始化、ROM、命令功能命令。如果出現序列混亂，1-wire器件將不響應主機（搜索ROM命令，報警搜索命令除外）。表1是列為ΔΙΩ命令的說明，而功能命令則根據具體1-wire器件所支持的功能來確定。

表1 ROM命令說明

ROM命令說      明搜索ROM（F0h）識別單總線上所有的1-wire器件的ROM編碼讀ROM（33h）（僅適合單節(jié)點）直接讀1-wire器件的序列號匹配ROM（55h）尋找與指定序列號相匹配的1-wire器件跳躍ROM（CCh)（僅適合單節(jié)點）使用該命令可直接訪問總線上的從機設備報警搜索ROM（Ech）（僅少數器件支持）搜索有報警的從機設備

3 信號方式

所有的單總線器件都要遵循嚴格的通信協(xié)議，以保證數據的完整

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