了解 1-Wire 的简单性

 

端点设备的电源和控制

简单的更好。简单性允许更少的事情出错。从设计的角度来看，它提供的东西更少。此外，它还节省了成本。该博客讨论了在使用电源 I/O 受限系统时的替代和简化 I 2 C/SPI 通信解决方案。

传统上，I 2 C 和 SPI 使用多根线。但是，可以使用单线连接和接地来传输电源和数据以操作 I 2 C 和 SPI 端点，例如湿度或温度传感器。具体而言，Analog Devices 的 1-Wire ®技术在主机上可能只有一个或几个引脚可用的 I/O 受限系统中提供了一种强大的解决方案。Analog Devices DS28E18 1-Wire ®到I 2 C/SPI 桥接器是桥接设备的一个很好的例子，它利用 1-Wire 来解决一组标准的系统挑战，例如布线限制、通信距离和协议转换（图 1） .

图 1：图表显示了与布线限制、通信距离和协议转换相关的挑战。（来源：Analog Devices）

这种单线接口技术由 Analog Devices 提供，自 1980 年代就已问世。单个专用连接可提供电力和数据，从而支持各种应用，例如医疗传感器、配件识别以及远程或本地环境感测。1-Wire 解决方案具有以下优点：通过单触点接口操作 SPI 或 I 2 C 器件，无需外部电源，以及 1-Wire 和 I 2 C/SPI 主机工作模式的灵活性应用程序。

两个联系人操作此接口。通过 1-Wire 单连接和接地连接，设计人员可以在超速模式下以两种不同的速度通信，11.7kb/s 和 62.5kb/s。微控制器主机通过 DS28E18 桥接器的 1-Wire 接口连接到远程 SPI 传感器，仅使用两个连接，即 1-Wire I/O 和地（图 2）。

图 2：该图说明了系统级配置。（来源：Analog Devices）

1-Wire 转 I2C/SPI，带定序器和功率采集

DS28E18 通信桥的独特功能之一是它可以收集高达 10mAs 的电流来为外部连接的 I 2 C/SPI 端点供电。该器件还可以驱动高达 1MHz 和 2.3MHz的 I 2 C 和 SPI 端点。DS28E18 通信桥采用小型 2x3mm TDFN 封装，在 -40°C 至 +85°C 的环境条件下以 3.3V (±10%) 电压工作。

除了 1-Wire 接口和功能外，DS28E18 还包含三个主要模块（图 3），它们对于连接 I 2 C/SPI 端点至关重要：

作为 1-Wire 命令和 I 2 C/SPI 命令之间桥梁的命令序列器

一个带有数据的 SRAM 块，用于最终操作设备

一个 I 2 C/SPI/GPIO 接口控制器

图 3：DS28E18 方框图显示了与 I 2 C/SPI 端点接口所必需的三个主要块。（来源：Analog Devices）

命令序列器

命令序列器处理缓冲区数据并将其存储在 SRAM 中的指定地址（一次 128 字节），并返回 CRC16 供主机处理器验证数据传输。定序器通过将最常用的命令存储在 SRAM 中来最大限度地减少主机的通信开销。DS28E18 在 SRAM 中提供了一个 512 字节的缓冲区，可以加载多个 I 2 C 或 SPI 命令。加载后，主机控制器发送命令以执行序列、提供电源并从连接的 I 2 C 或 SPI 外设收集数据。随后的 1-Wire 命令读取收集的传感器数据。

驻留在蓝色突出显示元素（图 4）中的三种类型的命令可操作该设备。这些命令是：

1-Wire ROM功能指令

DS28E18 器件功能命令

DS28E18 定序器命令

图 4：突出显示的框图说明了操作 DS28E18 的命令所在的位置。（来源：Analog Devices）

主机使用 1-Wire ROM 级功能命令启动通信以识别和选择 DS28E18 桥接器件。一旦选择，设备功能命令与定序器交互。图 4 列出了 DS28E18 可用的 1-Wire ROM 和器件功能命令。详细信息请参考 DS28E18 技术文档。

DS28E18 有一个 144 字节的命令缓冲区，其中 16 字节用于设备功能命令操作，128 字节用于将具有顺序命令的形成数据包传输到 512 字节 SRAM 定序器中。安装在 SRAM 定序器中的形成的数据包可以被调用以将 I 2 C/SPI 数据写入和读取到连接的从设备。序列的最大长度为 512 字节。I 2 C/SPI 从机响应在序列完成后使用读取定序器命令恢复。

返回的结果字节表示成功或遇到任何错误，例如收到 NACK。如果字节指示错误，则返回两个附加字节以指示序列中的错误位置。

定序器的实用命令通过 SENS_VDD 引脚为端点设备提供各种功能，例如延迟和电源门控。可以按顺序使用延迟，以便为 I 2 C/SPI 端点设备提供额外的时间来执行转换，或者允许在端点上电后进行稳定。延迟范围从 1ms 到 32s。提供给端点的电源是从 1-Wire 接口获取的。这意味着主机必须为整个序列启用强上拉。DS28E18 可提供高达 10mA 的电流。

界面控制

DS28E18 的 GPIO、I 2 C 和 SPI 接口在四个引脚上进行多路复用（图 5）。I 2 C 接口可在 100kHz、400kHz 或 1MHz 下运行，而 SPI 可配置为在 100kHz、400kHz、1MHz 或 2.3MHz 下运行。配置为 SPI 时，GPIO 不可用。

图 5：GPIO/I 2 C/SPI 引脚多路复用和接口控制（来源：Analog Devices）

审核编辑 黄昊宇