探索DS28E04 - 100：4096位1 - Wire可寻址EEPROM与PIO的魅力

在电子设计的广阔领域中，存储和通信是两个关键要素。今天，我们将深入了解一款来自Maxim的明星产品——DS28E04 - 100，一款4096位1 - Wire可寻址EEPROM，它集成了PIO功能，为我们的设计带来了更多的可能性。

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产品概述

DS28E04 - 100是一款拥有4096位容量的1 - Wire EEPROM芯片，具备七个地址输入。这些地址输入直接映射到1 - Wire的64位设备ID号中，方便主机系统在多设备1 - Wire网络环境中识别该芯片的物理位置或功能关联。其4096位的EEPROM阵列被配置为16页，每页32字节，还有一个32字节的暂存器用于执行写操作。此外，该芯片还拥有两个通用I/O端口，可用于输入或生成电平及脉冲输出，活动寄存器能捕获端口活动以进行状态变化监测。

主要特性

存储特性

• 大容量存储：4096位的EEPROM内存，划分为16页，每页256位，能够满足多种数据存储需求。
• 灵活的写保护：每个内存页都可以单独进行写保护，或者设置为OTP EPROM仿真模式（“写为0”），增强了数据的安全性和可靠性。

地址配置

七个地址输入可用于物理位置配置，通过设置这些地址输入，用户可以轻松地为设备分配唯一的地址，方便在多设备网络中进行识别和通信。

PIO功能

两个通用PIO引脚具备脉冲生成能力，为系统提供了更多的控制和交互方式。

通信特性

• 高速通信：使用1 - Wire协议，以15.3kbps或111kbps的单数字信号与主机进行通信，满足不同应用场景下的通信需求。
• 电源灵活：支持寄生或 (V_{CC}) 供电，为设计提供了更多的电源选择。

其他特性

• 条件搜索：支持基于PIO状态或PIO活动的条件搜索，方便系统快速定位符合特定条件的设备。
• 抗干扰能力：具备开关点迟滞和滤波功能，能够在有噪声的环境中优化性能。
• 宽电压范围：可在2.8V至5.25V的宽电压范围内进行读写操作，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，适应多种复杂的工作环境。

引脚配置与功能

DS28E04 - 100采用16引脚、150密耳的SO封装，各引脚功能如下：	PIN	NAME	FUNCTION
1	A3	地址位输入（位值 = 8），带弱上拉
2	A2	地址位输入（位值 = 4），带弱上拉
3	A1	地址位输入（位值 = 2），带弱上拉
4	A0	最低有效地址位输入（位值 = 1），带弱上拉
5, 12	GND	接地参考
6, 11	N.C.	未连接
7	V CC	芯片的可选电源；若没有 (V_{CC}) 电源，可留空或接地
8	POL	P0和P1的上电极性（逻辑状态）；引脚带弱下拉
9	P0	远程控制I/O引脚，开漏输出，带弱下拉
10	P1	远程控制I/O引脚，开漏输出，带弱下拉
13	A6	地址位输入（位值 = 64），带弱上拉
14	A5	地址位输入（位值 = 32），带弱上拉
15	A4	地址位输入（位值 = 16），带弱上拉
16	IO	1 - Wire总线接口。开漏输出，需要外部上拉电阻

内存结构与操作

64位设备ID号

每个DS28E04 - 100都有一个64位的唯一设备ID号，其中前8位是1 - Wire家族代码，接下来的8位是外部地址字节（低7位连接到地址输入引脚A0至A6），再接下来的40位是激光刻录的序列号，最后8位是前56位的激光刻录CRC。这个设备ID号保证了设备的唯一识别，可用于在多节点1 - Wire网络环境中对设备进行寻址。

EEPROM内存

EEPROM阵列由17页组成，每页32字节，地址范围从0000h到021Fh。所有内存地址在此范围内都可以无限制地进行读访问。数据内存由16页组成，每页32字节，寄存器页由32字节组成，起始地址为0200h。寄存器页包含16个页保护控制字节、寄存器页锁定字节、工厂字节和保留字节。

暂存器

设备还拥有一个32字节的易失性暂存器，用于在向主内存或控制页写入数据时作为缓冲区。写入EEPROM阵列是一个两步过程：首先，通过“Write Scratchpad”命令将数据写入暂存器，然后通过“Copy Scratchpad”命令将数据复制到主阵列。在复制到主阵列之前，用户可以通过“Read Scratchpad”命令验证写入暂存器的数据。

PIO相关寄存器

与PIO引脚相关的寄存器位于地址范围0220h至0225h，这些寄存器都是易失性的，即设备掉电时会丢失其状态。所有与PIO相关的寄存器都可以像读取任何数据内存一样进行读取，并且有特殊命令用于控制PIO的输入（读取）、输出（写入）、脉冲生成以及重置活动锁存器。

PIO逻辑状态寄存器

通过“Read Memory”命令读取该寄存器，可以获得PIO引脚的逻辑状态。该寄存器是只读的，每个位与相应PIO通道的引脚相关联。

PIO输出锁存状态寄存器

该寄存器中的数据表示通过“PIO Access Write”命令写入PIO的最新数据。该寄存器也是只读的，不受设备在ESD冲击后重新初始化的影响。

PIO活动锁存状态寄存器

该寄存器中的数据表示PIO活动锁存器的当前状态。当PIO引脚发生持续时间大于 (t_{PWMIN}) 的状态转换时，相应的位会被设置为1。该寄存器可以通过上电复位或成功执行“Reset Activity Latches”命令清零。

条件搜索相关寄存器

包括条件搜索通道选择掩码寄存器、条件搜索通道极性选择寄存器和控制/状态寄存器，这些寄存器用于控制设备在条件搜索ROM序列中的参与情况。

命令与操作流程

1 - Wire ROM功能命令

包括“Read ROM”、“Match ROM”、“Search ROM”、“Conditional Search ROM”、“Skip ROM”、“Resume”、“Overdrive - Skip ROM”和“Overdrive - Match ROM”等命令，用于识别和寻址设备。

内存/控制功能命令

• Write Scratchpad：将数据写入暂存器。
• Read Scratchpad：验证目标地址和暂存器数据。
• Copy Scratchpad：将暂存器中的数据复制到数据内存和寄存器页的可写部分。
• Read Memory：从DS28E04 - 100读取数据。
• Write Register：写入条件搜索设置和状态/控制寄存器。
• PIO Access Read：读取PIO逻辑状态。
• PIO Access Write：写入PIO输出锁存状态寄存器。
• PIO Access Pulse：在选定的PIO输出上生成自定时脉冲。
• Reset Activity Latches：重置活动锁存器。

应用场景

DS28E04 - 100适用于多种应用场景，如模块化系统的自动配置和状态监测，包括中央局交换机、蜂窝基站、接入产品、光网络单元和PBX等，还可用于附件/PCB识别。

总结

DS28E04 - 100凭借其丰富的功能和灵活的配置，为电子工程师在设计存储和通信系统时提供了一个强大的工具。无论是在大容量数据存储、设备寻址，还是在PIO控制方面，它都表现出色。在实际应用中，我们需要根据具体的需求合理配置和使用该芯片，以充分发挥其优势。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。