嵌入式通信的 “极简王者”-Onewire如何用最少的硬件做最多的事

1.单总线通信协议简介单总线1-Wire是由 Dallas Semiconductor 设计的有线半双工无法同时收发数据串行总线可通过单根导线提供低速 (典型通信速率为 16.3 kbit/s、最高通信速率可达 142 kbit/s) 数据通信它采用单个信号线来传输时钟和双向数据​**。**单总线通信常应用于单主机和多从机设备的通信场景中例如单片机与小型传感器设备例如数字温度计和气象仪器进行通信。单总线通信的具有两个显著特点可以使用数据线进行供电使用单总线通信的传感器内部集成了一个小电容器 (~800 pF) 来存储电荷该电容器在数据线处于活动状态期间为器件供电单总线通信被设计用于瞬时接触环境当主机和与单总线断开或失去联系都会使连接单总线从机进入复位状态例如断电而当电压恢复时从机就会唤醒并发出信号。除此之外单总线通信具有线路简单硬件开销少成本低廉便于总线扩展和维护等优点。2.单总线通信协议发展历史和使用情况单总线1-Wire通信协议于 20 世纪 80 年代由 Dallas Semiconductor 公司所发明其发明的主要目的是使用芯片制作为计算机可读标签来替代人类可读标签并将其应用大型商超、仓储物流等场景中。最早使用单总线1-Wire通信协议的设备是 iButtom 触摸插座我们可以在以下链接中查看 iButtom standard 标准https://web.archive.org/web/20090127003835/http://www.maxim-ic.com/products/ibutton/ibuttons/standard.pdf简单来说iButton标准与现如今的1-wire单总线协议类似iButton标准最简单的结构就是一个数据线和一个地线只不过电路结构上有一些特殊规定地线是一个被称为MicroCanTM的两件式不锈钢容器构成的它也作为保护外壳使用数据线是圆形表面的杯状探针。最常见的采用单总线通信设备是 iButton 磁性钥匙环也被称为 Dallas key它由一个纽扣电池、一个外铁环和一个塑料钥匙扣以及内部的电路板组成。iButton 磁性钥匙环需要和读卡器配合使用二者通过单总线通信协议将任何 iButton 识别为特定的 48 位 ID 号。iButtons 可以内置于戒指、标签和其他可以随身携带的个人物品中用于识别特定的人或物品。以下是 20 世纪 80 年代流行的 iButton 触摸插座解锁个人电脑的设备实物图除去 iButton 标准的电路接口外单总线通信设备也有采用传统晶体管 (TO-92) 和 ICTSOC、TDFN、SOT23封装的目前单总线设备使用的电平标准可以分成以下四种1.71V最小值至 1.89V最大值1.71V最小值至 3.63V最大值2.97V最小值至 3.63V最大值2.8V最小值至 5.25V最大值单总线设备可按其功能分为以下几类除去上述用于设备 ID 识别的单总线设备外在 PC 中也有许多传感器使用单总线通信协议例如度记录器、计时器、电压和电流传感器、电池监视器和存储器等这些设备通过总线转换器连接到 PC。