嵌入式应用中的四类1-Wire主机电路设计

2类. 内置1-Wire主机的微控制器

图3电路与图1非常类似，不同之处在于微控制器类型。

图3电路的主要前提是需要一个内置1-Wire主机的微控制器，如DS80C400、DS80C410或DS80C411，以及一定的程序存储器空间。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。DS80C400系列微控制器端口带有5V容限。缺点在于，只有高端微控制器才内置有1-Wire主机。根据应用中1-Wire从器件和1-Wire上拉电压，可能需要其它端口引脚提供强上拉。1-Wire总线上有不止一个从器件时，RPUP值应取低一些。此时，应检查VOLmax是否与1-Wire从器件和微处理器端口的输入特性兼容。更多信息，请参阅应用笔记3829："确定多从机1-Wire网络的恢复时间"、应用笔记613："DS80C400的Keil C语言编程"、以及DS80C400数据资料。应用软件示例见1-Wire Public Domain Kit。

图3. 内置1-Wire主机的微控制器及可选的强上拉电路(虚线部分)

3类. 合成的1-Wire总线主机(ASIC/FPGA)

图4电路与图3非常类似。不同之处在于微控制器和1-Wire端口是内置在ASIC或PFGA中的。
图4电路的主前提是需要具有单片机能力的ASIC或FPGA，至少有一个空闲的双向端口引脚，3470个未使用的门和一定的程序存储器空间。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。缺点在于，并非所有ASIC或FPGA都有5V容限端口。1-Wire工作电压取决于ASIC/FPGA的端口特性。一些2.5V FPGA有5V容限I/O端口，比3.3 FPGA理想。根据应用中1-Wire从器件和1-Wire上拉电压，可能需要其它端口引脚提供强上拉。1-Wire总线上挂接多个从器件时，RPUP值应取低一些。此时，应检查VOLmax是否与1-Wire从器件和微处理器端口的输入特性兼容。更多信息请参阅应用笔记119："嵌入1-Wire主机"、应用笔记120："利用1-Wire主机通讯"、应用笔记145："Interfacing the Maxim 1-Wire Master (DS1WM) to an ARM7 Processor"、应用笔记3829："确定多从机1-Wire网络的恢复时间"、以及DS1WM数据资料。欲获取1-Wire主机Verilog/VHDL代码，请通过提交技术支持要求。应用软件示例请参见应用笔记120和145。

图4. 带可选强上拉电路(虚线部分)的ASIC/FPGA

4类. 串行接口协议转换

图5电路只需一个额外器件即可构建一个功能齐备的1-Wire主机。

图5电路的主要前提是需要一种控制UART的方式，例如微控制器、FPGA或PC串行端口，还需要一定的程序存储器空间。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。DS2480B支持强上拉和有源上拉。嵌入式应用不需要对1-Wire时序和有源上拉进行微调，不过，内置的4位搜索加速器使1-Wire ROM搜索在软件中更易实现。就缺点而言，DS2480B较图1至图4中的分立元件昂贵。DS2480B仅采用5V工作电压。它是功能最强的单芯片1-Wire主机，适合与大量从器件通信。有源上拉持续直至超过第二个门限。DS2480B也可以编程1-Wire EPROM器件。更多信息请参阅应用笔记192："DS2480B串行接口1-Wire线驱动器的使用" 、应用笔记4104："DS2480B 1-Wire时序的理解及配置"、以及DS2480B数据资料。可点此处下载AN192的源代码。

图5. UART/RS-232接口

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