探索DS1992/DS1993 1Kb/4Kb Memory iButton的奥秘

在电子设备日益复杂的今天，数据存储与传输的可靠性和便捷性成为了工程师们关注的焦点。DS1992/DS1993 1Kb/4Kb Memory iButton作为一种独特的数据载体，为我们提供了一种高效、可靠的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：DS1992L-F5+.pdf

一、特殊特性与订购信息

1. 特殊特性

• 不同容量的非易失性存储器：DS1993拥有4096位的读写非易失性存储器，DS1992则具备1024位的读写非易失性存储器。
• 数据完整性保障：256位的暂存器确保数据传输的完整性，严格的读写协议保证数据的准确性。
• 宽温度范围：工作温度范围从 -40°C 到 +70°C，能适应各种恶劣环境。
• 长数据保留时间：数据保留时间超过10年，确保数据的长期存储。

2. 订购信息

DS1992L - F5+ 和 DS1993L - F5+ 均为F5 MicroCan封装，“+” 表示无铅/符合RoHS标准的产品。

3. 配件示例

包括DS9096P自粘胶垫、DS9101多功能夹子、DS9093RA安装锁环、DS9093F卡扣式钥匙链、DS9092 iButton探头等，方便用户进行安装和使用。

二、iButton通用特性

1. 唯一标识

每个iButton都有一个独特的64位注册号码，由8位家族代码、48位序列号和8位CRC校验码组成，确保绝对可追溯性。

2. 多节点控制

支持MicroLAN的多节点控制，可实现多个设备的连接和通信。

3. 数字识别与信息传输

通过瞬间接触实现数字识别和信息传输，操作简单便捷。

4. 数据存储

基于芯片的数据载体，能够紧凑地存储信息，且数据可在附着于物体上时进行访问。

5. 通信方式

以16.3kbps的单数字信号与总线主设备进行经济高效的通信。

6. 兼容性

标准的16mm直径和1 - Wire®协议确保与iButton®家族的兼容性。

7. 耐用性

耐用的不锈钢外壳刻有注册号码，能承受恶劣环境。

8. 安装方式

可通过自粘胶背衬轻松粘贴，或通过法兰锁定，也可用压在边缘的环固定。

9. 存在检测

当读取器首次施加电压时，存在检测器会进行确认。

10. 安全标准

符合UL 913第5版（1997 - 02 - 24修订），适用于I类、1区、A、B、C和D组危险场所的本质安全设备。

三、DS1992/DS1993详细介绍

1. 产品描述

DS1992/DS1993（简称DS199x）是坚固的读写数据载体，可作为本地数据库，只需最少的硬件即可轻松访问。非易失性存储器和可选的计时功能为存储和检索与附着对象相关的重要信息提供了简单的解决方案。数据通过1 - Wire协议进行串行传输，仅需一根数据线和一个接地回路。暂存器作为写入内存时的缓冲区，先将数据写入暂存器，读取验证后，通过复制暂存器命令将数据传输到内存，确保数据修改时的完整性。每个DS199x都有一个工厂激光蚀刻的48位序列号，提供唯一标识，保证绝对可追溯性。耐用的MicroCan封装对灰尘、湿气和冲击等环境危害具有高度抵抗力，其紧凑的硬币形状与匹配的插座自动对齐，方便操作人员使用。配件使DS199x可安装在几乎任何表面，应用包括访问控制、在制品跟踪、电子行程单、校准常数存储和借记令牌等。

2. 操作原理

• 数据组件：DS199x有三个主要数据组件，分别是64位激光蚀刻ROM、256位暂存器和1024位（DS1992）或4096位（DS1993）SRAM。所有数据按最低有效位优先的顺序读写。
• ROM功能协议：在建立ROM功能协议之前，内存功能不可用。主设备必须先提供四个ROM功能命令之一，即读取ROM、匹配ROM、搜索ROM或跳过ROM。成功执行ROM功能序列后，才能访问内存功能。
• 寄生电源：寄生电源电路在数据输入为高时窃取电源，只要满足指定的时序和电压要求，数据线就能提供足够的电源。寄生电源的优点有两个：一是在执行1 - Wire ROM功能命令时不消耗电池电量；二是即使电池耗尽，ROM仍可正常读取。DS1992和DS1993的其余电路仅由电池能量供电。

3. 64位激光蚀刻ROM

每个DS199x包含一个64位的唯一ROM代码，前8位是1 - Wire家族代码，接下来48位是唯一序列号，最后8位是前56位的CRC校验码。1 - Wire CRC使用由移位寄存器和异或门组成的多项式生成器生成，多项式为X8 + X5 + X4 + 1。

4. 内存结构

• 内存映射：内存映射包括一个32字节的暂存器和多个32字节的内存页。DS1992有0 - 3页，组成1024位SRAM；DS1993有0 - 15页，组成4096位SRAM。
• 内存功能命令：包括写暂存器命令（[0Fh]）、读暂存器命令（[AAh]）、复制暂存器命令（[55h]）和读内存命令（[F0h]）。这些命令用于对内存进行读写操作，确保数据的正确传输和存储。

5. 内存功能示例

通过具体的示例，详细展示了如何向内存位置写入数据以及读取整个内存的操作步骤，包括发送复位脉冲、发出ROM命令和内存功能命令等。

四、1 - Wire总线系统

1. 系统概述

1 - Wire总线系统有一个总线主设备和一个或多个从设备，DS199x是从设备。总线主设备通常是微控制器或PC。对于小型配置，可通过软件控制单个端口引脚生成1 - Wire通信信号；对于多传感器网络，推荐使用DS2480B 1 - Wire线路驱动芯片或基于该芯片的串口适配器，以简化硬件设计并减轻微处理器的实时响应负担。

2. 硬件配置

1 - Wire总线只有一条线，每个连接到总线的设备必须具有开漏或三态输出。DS199x的1 - Wire端口是开漏的，内部电路等效于特定的电路结构。多节点总线由多个从设备连接到1 - Wire总线组成，总线最大数据速率为16.3kbps，需要一个约5kΩ的上拉电阻。总线空闲状态为高，若要暂停事务，总线必须保持空闲状态，否则可能导致设备复位。

3. 事务序列

• 初始化：所有1 - Wire总线事务都从初始化序列开始，主设备发送复位脉冲，从设备发送存在脉冲，表明DS199x在总线上并准备好操作。
• ROM功能命令：主设备检测到存在脉冲后，可发出四个ROM功能命令之一，包括读取ROM、匹配ROM、跳过ROM和搜索ROM。不同的命令适用于不同的应用场景，如读取单个设备的ROM信息、选择特定设备或识别总线上的所有设备。
• 内存功能命令：执行ROM功能序列后，可发出内存功能命令，对内存进行读写操作。
• 事务/数据：完成上述步骤后，进行数据的传输和处理。

4. 1 - Wire信号

DS199x需要严格的协议来确保数据完整性，协议包括复位序列（复位脉冲和存在脉冲）、写0、写1和读数据四种信号类型。主设备发起除存在脉冲外的所有信号。初始化序列中，主设备发送复位脉冲，释放线路后进入接收模式，DS199x检测到上升沿后等待一段时间，然后发送存在脉冲。

5. 读写时间槽

写和读时间槽由主设备驱动数据线低电平启动，数据线下降沿同步DS199x与主设备。写时间槽中，延迟电路确定DS199x采样数据线的时间；读数据时间槽中，若传输0，延迟电路确定DS199x保持数据线低电平的时间。

五、物理规格与电气特性

1. 物理规格

• 尺寸：具体尺寸可参考机械图纸。
• 重量：F5封装重3.3克。
• 预期使用寿命：在 +25°C 下为10年。
• 安全标准：符合UL 913第5版（1997 - 02 - 24修订），适用于特定危险场所的本质安全设备。

2. 绝对最大额定值

• 电压范围：任何引脚相对于地的电压范围为 -0.5V 到 +7.0V。
• 工作温度范围：-40°C 到 +70°C。
• 存储温度范围：-40°C 到 +70°C。

3. 直流电气特性

包括1 - Wire上拉电压、逻辑1和逻辑0的电压范围、输出逻辑低电平和输入负载电流等参数。

4. 电容特性

I/O（1 - Wire）电容在 +25°C 时的典型值为100 - 800pF。

5. 交流电气特性

包括时间槽、写1低时间、写0低时间、读数据有效时间、释放时间、读数据设置时间、恢复时间、复位高时间、复位低时间、存在检测高时间和存在检测低时间等参数。

六、总结

DS1992/DS1993 1Kb/4Kb Memory iButton以其独特的特性和丰富的功能，为数据存储和传输提供了可靠的解决方案。无论是在工业控制、物联网还是其他领域，都具有广泛的应用前景。作为电子工程师，我们可以根据具体的应用需求，合理选择和使用这款产品，为项目的成功实施提供有力支持。你在实际应用中是否使用过类似的iButton产品？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。