單總線技術(shù)及其應(yīng)用
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信號(hào)方式
所有單總線器件要求遵循嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。1-wire協(xié)議定義了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、答應(yīng)脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1時(shí)序。所有的單總線命令序列（初始化、ROM命令、功能命令）都是由這些基本的信號(hào)類型組成。這些信號(hào)，除了應(yīng)答脈沖外都是由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)，并且發(fā)出的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。初始化時(shí)序包括主機(jī)發(fā)送的復(fù)位脈沖和從機(jī)發(fā)出的應(yīng)答脈沖主機(jī)通過拉低單總線至少480us，以產(chǎn)生TX復(fù)位脈沖：然后主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入RX接收模式，當(dāng)主機(jī)釋放總線時(shí)，總線由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)產(chǎn)生一上升沿，單總線器件檢測到這上升沿后，延時(shí)15~60us,接著單總線器件通過拉低總線60~240us，以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機(jī)接收到從機(jī)應(yīng)答脈沖后，說明有單總線器件在線，然后主機(jī)就開始對(duì)從機(jī)進(jìn)行ROM命令和功能命令操作。
寫1、寫0和讀時(shí)序。在每一個(gè)時(shí)序中，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。所有的讀寫時(shí)序至少需要60us，且每兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)序之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。讀寫時(shí)序均起始于主機(jī)拉低總線。在寫時(shí)序中，主機(jī)拉低總線后保持至少60us的低電平則向單總線器件寫0。單總線器件又在主機(jī)發(fā)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)，所以當(dāng)主機(jī)向單總線器件發(fā)出數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便單總線能傳輸數(shù)據(jù)。在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序之后，單總線器件才開始在總線上發(fā)送0或1，若單總線器件發(fā)送1，則保持總線高電平，若發(fā)送0，則拉低總線。單總線器件發(fā)送之后，保持有效時(shí)間，因而，主機(jī)在讀時(shí)序期間必須釋放總線，并且必須在15us之中采樣總線狀態(tài)，從而接收到從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。
單總線器件
我們把掛在單總線上的器件稱之為單總線器件，其器件內(nèi)具有控制、收/發(fā)、儲(chǔ)存等電路。為了區(qū)分不同的單總線器件，產(chǎn)家生產(chǎn)單總線器件時(shí)要刻錄一個(gè)64位的二進(jìn)制ROM代碼，標(biāo)志著單總線器件的ID號(hào)。目前，單總線器件的主要有數(shù)字溫度傳感器（如DS18B20））；A/D轉(zhuǎn)換器（如DS2450）門禁、身份識(shí)別器（如DS1990A）；單總線控制器（如DSIWM）等等。這里介紹一種iButton形式的單總線器件，它是利用瞬間接觸進(jìn)行數(shù)字通信的，這些器件應(yīng)用已經(jīng)滲透到貨幣交易和高度安全的認(rèn)證系統(tǒng)。IButton是采用紐扣狀不銹鋼外殼封裝的微型計(jì)算機(jī)晶片，他具有抗撞擊、抗水漬、耐腐蝕、抗磁擾、防折疊、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，能交好的解決傳統(tǒng)識(shí)別器存在的不足，同時(shí)又滿足系統(tǒng)在可靠性、穩(wěn)定性方面的要求。IButton主要有三種類型，分別是Memory iButton（儲(chǔ)存型），Java—poweredcrptograhic iButton（加密型），Thermochron iButton(溫度型)，儲(chǔ)存型iButton最大可具有64K的儲(chǔ)存空間，可以儲(chǔ)存數(shù)字或相片。加密型iButton是一種微處理器和高速算法加速器，可以產(chǎn)生大量的需要加密和解密信息的數(shù)據(jù)，它運(yùn)行速度非?？?，可與Internet應(yīng)用相結(jié)合，并可用于遠(yuǎn)程鑒定識(shí)別。溫度型iButton可以測量溫度變化，內(nèi)含溫度計(jì)、時(shí)鐘、熱記錄、儲(chǔ)存單元。
單總線器應(yīng)用例子
本文介紹單總線應(yīng)用例子是iButton技術(shù)在安防系統(tǒng)上的應(yīng)用，該安防系統(tǒng)就是利用iButton來進(jìn)行門禁識(shí)別。門禁識(shí)別部分的硬件由3部分組成：主機(jī)微控制器；從機(jī)包括iButton信息讀取頭和iButton；三為主機(jī)通過RS485進(jìn)行遠(yuǎn)程通信或MicroWeb連上Internet。 微控制器采用Microchip公司的PIC16F873芯片；API8108A 是語音芯片，用來告訴用戶系統(tǒng)信息；iButton采用DS1990A，信息讀取頭使用DS9092L。當(dāng)用戶把iButton與信息讀取頭接觸，iButton標(biāo)識(shí)碼進(jìn)行比較判斷，若吻合，則系統(tǒng)按設(shè)定要求程序工作，否則，系統(tǒng)給出語音提示。DS1990A與主機(jī)微控制器之間的通信軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示。
與單總線器件通信都是通過初始化、寫0、寫1、讀0、讀1時(shí)序達(dá)到的。
基于單總線的iButton技術(shù)，能較好地解決了傳統(tǒng)識(shí)別器普遍存在的攜帶不便、易損壞、易受腐蝕、易受電磁干擾等不足，可應(yīng)于高度安全的門禁、身份識(shí)別領(lǐng)域。其通信可靠簡單，很容易實(shí)現(xiàn)。因此單總線技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，是值得我們關(guān)注的一個(gè)發(fā)展領(lǐng)域。
評(píng)論