嵌入式应用中的四类1-Wire主机电路设计

作者：时间：2013-09-13来源：网络收藏

图6电路非常适合I2C总线应用。

图6电路的主要前提是需要一个I?C总线控制器，如微控制器或FPGA/ASIC，还需要一定的程序存储器空间。电路的优点是性价比高。1-Wire时序由硬件产生，可以减少前期软件开发的时间和成本。因此，整个应用软件可以用高级语言编写。DS2482支持强上拉以及有源上拉。然而，嵌入式应用不需要有源上拉。内置1位搜索加速器使1-Wire ROM搜索更容易在软件中实施。缺点在于，DS2482驱动1-Wire从器件的数目比不上DS2490或DS2480B。DS2482还提供8通道版本。单通道的DS2482-100有一个控制输出，用于增加强上拉功能(Q1)。与DS2480B和DS2490相比，DS2482-100的有源上拉持续时间是固定的。I2C上拉电阻值取决于I?C总线的长度和分布范围。更多信息请参阅应用笔记3*："如何使用代用I?C接口的DS2482 1-Wire主控制器"、以及DS2482-100和DS2482-800数据资料。可点击此处下载应用笔记3*中的源代码。

图6. 带可选超强上拉电路(虚线部分)的I2C接口

图7中的1-Wire主机特性与DS2480B非常类似。

图7电路的主要前提是需要USB端口，一般PC中都有。电路的优点在于1-Wire时序由硬件产生，可以减少前期软件开发的时间和成本。因此，整个应用软件可以用高级语言编写。1-Wire时序可以通过控制寄存器微调。DS2490支持强上拉和有源上拉。不过，嵌入式应用不需要对1-Wire时序和有源上拉进行微调。内置的4位搜索加速器使1-Wire ROM搜索在软件中更容易实施。就缺点而言，DS2490较图5中的器件成本高，且工作电压仅为5V。作为1-Wire主机，DS2490没有DS2480B功能强大。有源上拉持续直至超过第二个门限。更多信息请参阅应用笔记117："DS2490 Universal Serial Bus Descriptors"、以及DS2490数据资料。应用软件示例见1-Wire Public Domain Kit。

图7. USB接口1-Wire主机，该图为简化电路，详细电路参见DS2490数据资料

可接PC的适配器方案

由于它们不需要由用户开发软件，因此作为1-Wire主机的PC机附件非常便于作为原型*估1-Wire器件。除了适配器、待检测1-Wire器件和现成的电缆，用户需要的就是*估软件，如基于Java的可免费下载的OneWireViewer。PC机适配器1-Wire端口即适合连接iButton?也适合母RJ-11连接器。具体情况如表1所列。
用OneWireViewer*估1-Wire器件时，识别芯片存在与否没有差别。然而，当对具有1个从器件的应用进行建模时，识别芯片需要执行Search ROM命令，而不是Read ROM命令。这使得建立软件原型较为复杂。

表1. 适合PC的1-Wire适配器

哪款1-Wire主机适合我的应用?

为更好的回答这一问题，先确定以下事情：
确定应用是否需要强上拉。参见“1-Wire术语”部分。
确定应用中的1-Wire工作电压。参见“1-Wire术语”部分。
在决策表(表2)中，删去无法提供的前提条件的方案(列)。
在决策表中，删去实际应用不支持的工作电压的方案(列)。
如果应用需要强上拉，在第5行填YES，否则填NO。
删减后剩下的方案，执行以下步骤：

估算附加硬件的成本(根据第3行项目;如果第5行中有YES，则还包括第4行项目)并填写到第6行。除非需要升级到较大的微控制器或FPGA/ASIC，否则假定增加端口完全免费。升级时，微控制器或FPGA/ASIC增加了边际成本。

估算软件开发成本并按照构建单元数平分。将数据填入第7行。如果无法估算软件开发成本，请填写0或留白。

把第6行和第7行的数字相加，结果写到第8行。
第8行中成本最低的就是最佳选择。

表2. 决策表 Row # Title Schematic/Figure Number

结束语

适合嵌入式应用的1-Wire主机应该在附加成本尽可能低的前提下符合1-Wire器件电气要求(即工作电压，若有必要还应带强上拉)。最终选择取决于应用中空闲的(未用)资源，包括端口引脚、UART、I?C总线甚至USB端口，以及程序存储器空间。如果空闲资源不足，有必要升级为带有更多端口和/或程序存储器的微控制器或FPGA。

在串行接口协议转换类型方面，DS2482-100是最具性价比的选择。对于从器件数目比较多的应用， DS2482-800每1-Wire通道成本更低。虽然微处理器端口引脚附件电路的成本大大低于DS2482-100，但在软件开发方面投入的额外精力(尤其是当需要写“位拆裂”的低级驱动器时)只能通过构建的单元数目分担。对于基于FPGA的应用，合成1-Wire总线主机是一个值得关注的解决方案。如果DS80C4XX微控制器的其他功能可以很好的满足应用要求，则利用内置1-Wire主机所需的额外组件成本只有几美分。采用DS80C400时，1-Wire时序由硬件产生，所以软件开发成本微乎其微。虽然DS2480B和DS2490适合嵌入式应用，但它们通常应用在PC机端口适配器中。