摘要：在没有专用总线主机(如DS2480B、DS2482)的情况下，微处理器可以轻松地产生1-Wire时序信号。本应用笔记给出了一个采用‘C’语言编写、支持标准速率的1-Wire主机通信基本子程序实例。1-Wire总线的四个基本操作是：复位、写“1”、写“0”和读数据位。字节操作可以通过反复调用位操作实现，本文提供了通过各种传输线与1-Wire器件进行可靠通信的时间参数。 引言 在没有专用总线主机的情况下，微处理器可以轻松地产生1-Wire时序信号。本应用笔记给出了一个采用C语言编写、支持标准速率的1-Wire主机通信基本子程序实例。此外，本文也讨论了高速通信模式。要使该实例中的代码正常运行，系统必须满足以下几点要求： 微处理器的通信端口必须是双向的，其输出为漏极开路，且线上具有弱上拉。这也是所有1-Wire总线的基本要求。关于简单的1-Wire主机微处理器电路实例，请参见应用笔记4206："为嵌入式应用选择合适的1-Wire主机"中的1类部分。 微处理器必须能产生标准速度1-Wire通信所需的精确1µs延时和高速通信所需要的0.25µs延时。 通信过程不能被中断。 1-Wire总线有四种基本操作：复位、写1位、写0位和读位操作。在数据资料中，将完成一位传输的时间称为一个时隙。于是字节传输可以通过多次调用位操作来实现，下面的表1是各个操作的简要说明以及实现这些操作所必须的步骤列表。图1为其时序波形图。表2给出了通常线路条件下1-Wire主机与1-Wire器件通信的推荐时间。如果与1-Wire主机相连的器件比较特殊或者线路条件比较特殊，则可以采用最值。请参考可下载的工作表中的系统和器件参数，确定最小值和最大值。 表1. 1-Wire操作 Operation Description Implementation Write 1 bit Send a '1' bit to the 1-Wire slaves (Write 1 time slot) Drive bus low, delay A Release bus, delay B Write 0 bit send a '0' bit to the 1-Wire slaves (Write 0 time slot) Drive bus low, delay C Release bus, delay D Read bit Read a bit from the 1-Wire slaves (Read time slot) Drive bus low, delay A Release bus, delay E Sample bus to read bit from slave Delay F Reset Reset the 1-Wire bus slave devices and ready them for a command Delay G Drive bus low, delay H Release bus, delay I Sample bus, 0 = device(s) present, 1 = no device present Delay J 图1. 1-Wire时序图 表2. 1-Wire主机时序 Parameter Speed Recommended (µs) A Standard 6 Overdrive 1.0 B Standard 64 Overdrive 7.5 C Standard 60 Overdrive 7.5 D Standard 10 Overdrive 2.5 E Standard 9 Overdrive 1.0 F Standard 55 Overdrive 7 G Standard 0 Overdrive 2.5 H Standard 480 Overdrive 70 I Standard 70 Overdrive 8.5 J Standard 410 Overdrive 40 计算这些值的工作表可供下载。 代码实例 下面代码实例都依赖于两个通用的'C'函数outp和inp，从IO端口读写字节数据。他们通常位于<conio.h>标准库中。当应用于其它平台时，可以采用合适的函数来替代它们。 // send 'databyte' to 'port' int outp(unsigned port, int databyte); // read byte from 'port' int inp(unsigned port); 代码中的常量PORTADDRESS (图3)用来定义通信端口的地址。这里我们假定使用通信端口的第0位控制1-Wire总线。设定该位为1，将使1-Wire总线变为低电平；设定该位为0，1-Wire总线将被释放，此时1-Wire总线被电阻上拉，或被1-Wire从器件下拉。 代码中的tickDelay函数是一个用户编制的子程序，此函数用于产生一个1/4µs整数倍的延时。在不同的平台下，该函数的实现也是不同的，故在此不做具体描述。以下是tickDelay函数声明代码，以及一个SetSpeed函数，用于设定标准速度和高速模式的延时时间。 实例1. 1-Wire时序的生成 // Pause for exactly 'tick' number of ticks = 0.25us void tickDelay(int tick); // Implementation is platform specific // 'tick' values int A,B,C,D,E,F,G,H,I,J; //----------------------------------------------------------------------------- // Set the 1-Wire timing to 'standard' (standard=1) or 'overdrive' (standard=0). // void SetSpeed(int standard) { // Adjust tick values depending on speed if (standard) { // Standard Speed A = 6 * 4; B = 64 * 4; C = 60 * 4; D = 10 * 4; E = 9 * 4; F = 55 * 4; G = 0; H = 480 * 4; I = 70 * 4; J = 410 * 4; } else { // Overdrive Speed A = 1.5 * 4; B = 7.5 * 4; C = 7.5 * 4; D = 2.5 * 4; E = 0.75 * 4; F = 7 * 4; G = 2.5 * 4; H = 70 * 4; I = 8.5 * 4; J = 40 * 4; } } 1-Wire基本操作的代码程序如实例2所示。 实例2. 基本的1-Wire函数 //----------------------------------------------------------------------------- // Generate a 1-Wire reset, return 1 if no presence detect was found, // return 0 otherwise. // (NOTE: Does not handle alarm presence from DS2404/DS1994) // int OWTouchReset(void) { int result; tickDelay(G); outp(PORTADDRESS,0x00); // Drives DQ low tickDelay(H); outp(PORTADDRESS,0x01); // Releases the bus tickDelay(I); result = inp(PORTADDRESS) ^ 0x01; // Sample for presence pulse from slave tickDelay(J); // Complete the reset sequence recovery return result; // Return sample presence pulse result } //----------------------------------------------------------------------------- // Send a 1-Wire write bit. Provide 10us recovery time. // void OWWriteBit(int bit) { if (bit) { // Write '1' bit outp(PORTADDRESS,0x00); // Drives DQ low tickDelay(A); outp(PORTADDRESS,0x01); // Releases the bus tickDelay(B); // Complete the time slot and 10us recovery } else { // Write '0' bit outp(PORTADDRESS,0x00); // Drives DQ low tickDelay(C); outp(PORTADDRESS,0x01); // Releases the bus tickDelay(D); } } //----------------------------------------------------------------------------- // Read a bit from the 1-Wire bus and return it. Provide 10us recovery time. // int OWReadBit(void) { int result; outp(PORTADDRESS,0x00); // Drives DQ low tickDelay(A); outp(PORTADDRESS,0x01); // Releases the bus tickDelay(E); result = inp(PORTADDRESS) & 0x01; // Sample the bit value from the slave tickDelay(F); // Complete the time slot and 10us recovery return result; } 该程序包括了1-Wire总线的所有位操作，通过调用该程序可以构成以字节为处理对象的函数，见实例3。 实例3. 派生的1-Wire函数 //----------------------------------------------------------------------------- // Write 1-Wire data byte // void OWWriteByte(int data) { int loop; // Loop to write each bit in the byte, LS-bit first for (loop = 0; loop < 8; loop++) { OWWriteBit(data & 0x01); // shift the data byte for the next bit data >>= 1; } } //----------------------------------------------------------------------------- // Read 1-Wire data byte and return it // int OWReadByte(void) { int loop, result=0; for (loop = 0; loop < 8; loop++) { // shift the result to get it ready for the next bit result >>= 1; // if result is one, then set MS bit if (OWReadBit()) result |= 0x80; } return result; } //----------------------------------------------------------------------------- // Write a 1-Wire data byte and return the sampled result. // int OWTouchByte(int data) { int loop, result=0; for (loop = 0; loop < 8; loop++) { // shift the result to get it ready for the next bit result >>= 1; // If sending a '1' then read a bit else write a '0' if (data & 0x01) { if (OWReadBit()) result |= 0x80; } else OWWriteBit(0); // shift the data byte for the next bit data >>= 1; } return result; } //----------------------------------------------------------------------------- // Write a block 1-Wire data bytes and return the sampled result in the same // buffer. // void OWBlock(unsigned char *data, int data_len) { int loop; for (loop = 0; loop < data_len; loop++) { data[loop] = OWTouchByte(data[loop]); } } //----------------------------------------------------------------------------- // Set all devices on 1-Wire to overdrive speed. Return '1' if at least one // overdrive capable device is detected. // int OWOverdriveSkip(unsigned char *data, int data_len) { // set the speed to 'standard' SetSpeed(1); // reset all devices if (OWTouchReset()) // Reset the 1-Wire bus return 0; // Return if no devices found // overdrive skip command OWWriteByte(0x3C); // set the speed to 'overdrive' SetSpeed(0); // do a 1-Wire reset in 'overdrive' and return presence result return OWTouchReset(); } OWTouchByte函数可以同时完成读写1-Wire总线数据，通过该函数可以实现数据块的读写。在一些平台上执行效率更高，Maxim提供的API就采用了这种函数。通过OWTouchByte函数，OWBlock函数简化了1-Wire总线的数据块发送和接收。注意：OWTouchByte(0xFF)与OWReadByte()等效，OWTouchByte(data)与OWWriteByte(data)等效。 这些函数和tickDelay函数一起构成了1-Wire总线进行位、字节和块操作时所必需的全部函数。实例4给出了利用这些函数读取DS2432的SHA-1认证页的实例。 实例4. 读DS2432实例 //----------------------------------------------------------------------------- // Read and return the page data and SHA-1 message authentication code (MAC) // from a DS2432. // int ReadPageMAC(int page, unsigned char *page_data, unsigned char *mac) { int i; unsigned short data_crc16, mac_crc16; // set the speed to 'standard' SetSpeed(1); // select the device if (OWTouchReset()) // Reset the 1-Wire bus return 0; // Return if no devices found OWWriteByte(0xCC); // Send Skip ROM command to select single device // read the page OWWriteByte(0xA5); // Read Authentication command OWWriteByte((page << 5) & 0xFF); // TA1 OWWriteByte(0); // TA2 (always zero for DS2432) // read the page data for (i = 0; i < 32; i++) page_data[i] = OWReadByte(); OWWriteByte(0xFF); // read the CRC16 of command, address, and data data_crc16 = OWReadByte(); data_crc16 |= (OWReadByte() << 8); // delay 2ms for the device MAC computation // read the MAC for (i = 0; i < 20; i++) mac[i] = OWReadByte(); // read CRC16 of the MAC mac_crc16 = OWReadByte(); mac_crc16 |= (OWReadByte() << 8); // check CRC16... return 1; } 附加软件 本应用笔记给出了1-Wire总线操作的基本函数，这些基本函数都是构建复杂的1-Wire应用的基础。本文忽略的一个重要操作是1-Wire搜索。通过1-Wire搜索可以搜索到挂接在总线上的多个1-Wire从机器件的唯一ID号。在应用笔记187："1-Wire搜索算法"一文中详细介绍了这种搜索方法，同时也给出了实现这些1-Wire基本函数的C程序代码。 1-Wire公共开发包中含有大量针对特定器件编写的代码，由下列链接提供： http://china.maxim-ic.com/products/ibutton/software/1wire/wirekit.cfm 其它更详细的资料请参阅应用笔记155："1-Wire软件资源指南和器件说明"。 替换方案 如果对于某一特定应用，通过软件实现1-Wire主机方案不可行，则作为替换方案，可以采用1-Wire主机芯片或合成的1-Wire主机单元。 Maxim提供了采用Verilog和VHDL编写的1-Wire主机。 DS1WM 如需获取1-Wire主机的Verilog/VHDL代码，请提交技术支持申请。 合成的1-Wire主机工作方式在应用笔记120："利用API控制DS1WM 1-Wire总线主机"和应用笔记119："在FPGA或ASIC中嵌入1-Wire主机"中进行了说明。 有多种1-Wire主机芯片可以作为微处理器的外设。串行、1-Wire线驱动器DS2480B能够很容易地与标准串行口连接。类似地，DS2482-100、DS2482-101和DS2482-800可以连接至I²C端口。 关于DS2480B的操作，详见应用笔记192："DS2480B串行接口1-Wire线驱动器的使用"。 关于DS2482的操作，详见应用笔记3684："如何使用I²C接口的DS2482 1-Wire主控制器"。 应用笔记244："性能优异的1-Wire网络驱动器"给出了一种专为远距离传输线设计的先进的1-Wire线驱动器。 修订历史记录 07/06/00：1.0版—最初版本。 05/28/02：2.0版—纠正了1-Wire复位采样时间。增加了波形图、链接和更多的代码实例。 02/02/04：2.1版—增加了对高速模式的支持，给出了时序的最小值、最大值，更新了代码实例。 09/06/05：2.2版—修正代码例程说明中的PIO极性。 08/04/09：2.3版—增加了AN4206参考内容；修改了高速模式下参数E的值；更正了OWTouchReset示例程序；将1-Wire主机时序中最小值/最大值的计算结果移至工作表中；增加了DS2482参考内容。 1-Wire是Maxim Integrated Products, Inc.的注册商标。 相关型号   APP 126: Sep 16, 2004 DS18B20 分辨率可编程设置的1-Wire数字温度计 完整的数据资料 (PDF, 224kB) DS18S20 1-Wire寄生供电数字温度计 完整的数据资料 (PDF, 188kB) DS1904 RTC iButton 完整的数据资料 (PDF, 284kB) DS1920 温度检测iButton® 完整的数据资料 (PDF, 496kB) DS1921G Thermochron iButton 完整的数据资料 (PDF, 468kB) DS1922L 温度记录器iButton，带有8KB数据记录存储器 完整的数据资料 (PDF, 584kB) DS1922T 温度记录器iButton，带有8KB数据记录存储器 完整的数据资料 (PDF, 584kB) DS1923 温度/湿度记录仪iButton，具有8KB数据记录存储器 完整的数据资料 (PDF, 1MB) DS1963S SHA iButton DS1971 256位EEPROM iButton® 完整的数据资料 (PDF, 264kB) 免费样品 DS1973 4K位EEPROM iButton® 完整的数据资料 (PDF, 88kB) 免费样品 DS1982 1K位只添加iButton® 完整的数据资料 (PDF, 564kB) 免费样品 DS1985 16K位只添加iButton® 完整的数据资料 (PDF, 500kB) 免费样品 DS1986 64K位只添加iButton® 完整的数据资料 (PDF, 780kB) DS1990A 序列号iButton 完整的数据资料 (PDF, 456kB) 免费样品 DS1992 1K位/4K位存储器iButton® 完整的数据资料 (PDF, 364kB) 免费样品 DS1993 1K位/4K位存储器iButton® 完整的数据资料 (PDF, 364kB) 免费样品 DS1995 16K位存储器iButton® 完整的数据资料 (PDF, 48kB) DS1996 64k位存储器iButton® 完整的数据资料 (PDF, 348kB) DS2401 硅序列号 完整的数据资料 (PDF, 328kB) 免费样品 DS2406 双通道、可编址开关与1K位存储器 完整的数据资料 (PDF, 452kB) 免费样品 DS2411 硅序列号，带有VCC输入 完整的数据资料 (PDF, 380kB) 免费样品 DS2413 1-Wire、双通道、可编址开关 完整的数据资料 (PDF, 360kB) 免费样品 DS2415 1-Wire时钟芯片 完整的数据资料 (PDF, 256kB) DS2417 1-Wire时钟芯片，带有中断 完整的数据资料 (PDF, 168kB) 免费样品 DS2422 1-Wire®温度/数据记录器，带有8KB数据记录存储器 完整的数据资料 (PDF, 664kB) DS2431 1024位1-Wire EEPROM 完整的数据资料 (PDF, 752kB) 免费样品 DS2432 1Kb、保护型1-Wire EEPROM，带有SHA-1引擎 数据资料缩写本 (PDF, 272kB) DS2433 4K位1-Wire EEPROM 完整的数据资料 (PDF, 568kB) 免费样品 DS2438 智能电池监视器 完整的数据资料 (PDF, 376kB) DS2450 四路、1-Wire A/D转换器 完整的数据资料 (PDF, 616kB) 免费样品 DS2480B 串行、1-Wire线驱动器 完整的数据资料 (PDF, 712kB) 免费样品 DS2482-100 单通道1-Wire主控制器 完整的数据资料 (PDF, 736kB) 免费样品 DS2482-101 单通道1-Wire®主控制器，带有休眠模式 完整的数据资料 (PDF, 744kB) 免费样品 DS2482-800 八通道1-Wire主控制器 完整的数据资料 (PDF, 340kB) 免费样品 DS2502 1K位只添加存储器 完整的数据资料 (PDF, 1.0MB) 免费样品 DS2502-E48 48位节点地址芯片 完整的数据资料 (PDF, 48kB) 免费样品 DS2505 16K位只添加存储器 完整的数据资料 (PDF, 552kB) 免费样品 DS2751 多种化学类型的电池电量计 DS2760 高精度、Li+电池监视器 完整的数据资料 (PDF, 296kB) DS2761 高精度、Li+电池监视器 完整的数据资料 (PDF, 316kB) DS2762 高精度、Li+电池监视器，带报警输出 完整的数据资料 (PDF, 268kB) 免费样品 DS28E04-100 4096位、可寻址、1-Wire EEPROM，带有PIO 完整的数据资料 (PDF, 720kB) 免费样品 自动更新 需要自动接收最新发布的应用笔记吗？请订阅EE-Mail™ (English only)。 我们期待您的反馈！ 喜欢？不喜欢？有待改善？或为我们提供建议？请与我们联系 — 我们将根据您的意见或建议改善我们的工作。 网页评价或提供建议   下载，PDF格式 (74kB)  AN126, AN 126, APP126, Appnote126, Appnote 126