【導(dǎo)讀】在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與嵌入式系統(tǒng)日益復(fù)雜的今天，ADI的1-Wire總線技術(shù)通過單線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與供電，為空間受限的應(yīng)用提供了簡(jiǎn)潔高效的解決方案。
在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與嵌入式系統(tǒng)日益復(fù)雜的今天，ADI的1-Wire總線技術(shù)通過單線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與供電，為空間受限的應(yīng)用提供了簡(jiǎn)潔高效的解決方案。
1-Wire總線是ADI推出的一種單線通信技術(shù)，僅通過一條數(shù)據(jù)線就能實(shí)現(xiàn)主機(jī)與多個(gè)從機(jī)設(shè)備之間的半雙工雙向通信。這一技術(shù)采用獨(dú)特的開漏極設(shè)計(jì)，通過單線完成數(shù)據(jù)交換和從機(jī)設(shè)備供電，極大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)布線復(fù)雜度。
所有基于1-Wire技術(shù)的從機(jī)設(shè)備都具備一個(gè)全球唯一的64位激光刻制序列號(hào)，這個(gè)身份標(biāo)識(shí)包含8位家族代碼，用于識(shí)別設(shè)備類型和功能特性。這項(xiàng)技術(shù)不僅為產(chǎn)品提供了不可復(fù)制的電子身份證，還使主機(jī)能夠精準(zhǔn)識(shí)別并管理總線上的多個(gè)設(shè)備。
核心技術(shù)原理
1-Wire總線的供電機(jī)制展現(xiàn)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維。當(dāng)總線處于高電平狀態(tài)時(shí)，從機(jī)設(shè)備的內(nèi)部電容進(jìn)行充電儲(chǔ)能；當(dāng)總線變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，則依靠電容存儲(chǔ)的能量維持器件工作。這種寄生供電方式消除了對(duì)外部電源的需求，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
通信協(xié)議采用脈寬調(diào)制原理，通過寬脈沖（代表邏輯0）和窄脈沖（代表邏輯1）在時(shí)隙內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。主機(jī)通過發(fā)送特定寬度的復(fù)位脈沖啟動(dòng)通信流程，從機(jī)則以應(yīng)答脈沖響應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)通信速率達(dá)到15kbps，高速模式更可提升至111kbps，滿足多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景需求。
圖1. 在1-Wire主機(jī)/從機(jī)配置中，所有設(shè)備共享一條公共數(shù)據(jù)線。
系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)備管理
在單主機(jī)/多從機(jī)架構(gòu)中，所有設(shè)備共享同一條數(shù)據(jù)線。主機(jī)通過開漏極I/O端口控制通信，并通過上拉電阻連接至3V-5V電源。ADI還提供集成線驅(qū)動(dòng)器的增強(qiáng)型主機(jī)解決方案，進(jìn)一步擴(kuò)展了總線驅(qū)動(dòng)能力。
設(shè)備選擇機(jī)制支持兩種模式：?jiǎn)蝹€(gè)從機(jī)系統(tǒng)中可直接進(jìn)行通信；多從機(jī)系統(tǒng)則可通過64位ID碼精準(zhǔn)尋址特定設(shè)備，或使用二元搜索算法批量選擇設(shè)備。一旦選定目標(biāo)從機(jī)，主機(jī)便能發(fā)送功能指令、傳輸數(shù)據(jù)或讀取信息，而其他設(shè)備則保持待機(jī)狀態(tài)，直到接收到下一個(gè)復(fù)位脈沖。
圖2. 該波形示例展示了由主機(jī)啟動(dòng)的寫/讀數(shù)據(jù)位、以及從機(jī)和主機(jī)的采樣點(diǎn)。
應(yīng)用價(jià)值與前景
1-Wire技術(shù)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了顯著優(yōu)勢(shì)：極大減少了連接線數(shù)量，降低了布線成本和復(fù)雜度；提供全球唯一設(shè)備標(biāo)識(shí)，增強(qiáng)了系統(tǒng)安全性和可追溯性；靈活的供電方案降低了對(duì)獨(dú)立電源的需求。
該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于數(shù)字溫度傳感器、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、安全認(rèn)證模塊和混合信號(hào)設(shè)備等領(lǐng)域。無論是標(biāo)準(zhǔn)IC封裝還是ADI特有的不銹鋼iButton封裝，都能滿足不同環(huán)境下的應(yīng)用需求。
隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及和對(duì)簡(jiǎn)化互聯(lián)需求的增長(zhǎng)，1-Wire總線技術(shù)以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)在自動(dòng)化識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和設(shè)備管理領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
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