单总线技术应用

ARM9  开发板

iButton 信息纽扣

一 概述
1-wire 单总线是Maxim 全资子公司Dallas 的一项专有技术。与目前多数标准串行数据通信方式,如SPI/I2C/MICROWIRE 不同,它采用单根信号线,既传输时钟,又传输数据,而且数据传输是双向的。它具有节省I/O 口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。

 

它包含多种功能的器件,诸如身份识别、传感器、控制和存储器 等,既有各种传统的IC封装形式,还可提供超小型CSP、不锈钢铠装iButton等新型封装。

1-wire 单总线适用于单个主机系统,能够控制一个或多个从机设备。 当只有一个从机位于总线上 时,系统可按照单节点系统操作;而当多个从机位于总线上时,则系统按照多节点系统操作。
 

为了较为全面地介绍单总线系统,将系统分为三个部分讨论:硬件结构、命令序列和信号方式(信号类型和时序)。


二 硬件结构


顾名思义,单总线只有一根数据线。设备(主机或从机)通过一个漏极开路或三态端口,连接至该数据线。这样允许设备在不发送数据时释放数据总线,以便总线被其它设备所使用。单总线端口为漏极开路。

单总线要求外接一个约5k 的上拉电阻,这样单总线的闲置状态为高电 平。不管什么原因如果传输过程需要暂时挂起,且要求传输过程还能够继续的话,则总线必须处于空闲状态。位传输之间的恢复时间没有限制,只要总线在恢复期间处于空闲状态(高电平)。如果总线保持低电平超过480us ,总线上的所有器件将复位。
另外,在寄生方式供电时,为了保证单总线器件在某些工作状态下,(如温度转换期间、EEPROM 写入等)具有足够的电源电流,必须在总线上提供强上拉。

 


三 命令序列
 

典型的单总线命令序列如下:
第一步初始化
第二步ROM 命令(跟随需要交换的数据)
第三步功能命令(跟随需要交换的数据)
 

每次访问单总线器件,必须严格遵守这个命令序列,如果出现序列混乱,则单总线器件不会响应主机。但是,这个准则对于搜索ROM 命令和报警搜索命令例外,在执行两者中任何一条命令之后,主机不能执行其后的功能命令,必须返回至第一步。


四 信号方式

所有的单总线器件要求采用严格的通信协议,以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号类型:复位脉冲、应答脉冲、写0、 写1、 读0 和读1。 所有这些信号,除了应答脉冲以外,都由主机发出同步信号。并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前,这一点与多数串行通信格式不同(多数为字节的高位在前)。

 

DS18B20的多种封装形式

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DS18B20的电缆封装形式

DS18B20的热敏电阻
封装形式


DS18B20的铂电阻封装形式

ARM9  LH7A404 V3.1开发板

SHARP ARM9  LH7A404 开发板V3.1是用于设计进一步产品的原型板;为用户使用SHARP ARM9  LH7A404和多种LCD屏提供一个设计样板;同时可以作为开发以LH7A404为核心的项目提供前期开发平台和实际工作平台。

 

开发板共有四部分组成,核心CPU板,接口板,LCD板,GPSGPRS板。

 

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一 什么是iButton?

iButton 是一种遵循1-wire协议的电脑芯片被封装在直径16mm的不锈钢纽扣里。 iButton可存储个人的最新信息(如病史、身份证等)并能随身携带至任何地方,因为它足够坚固性可以承受任何户内或户外苛刻的环境。iButton持久耐用,可附于钥匙链、手表、 戒指或其他日常用品上,作为出入公司大门或使用公司电脑权限的工具。

 

二 iButton的外形结构

所有的iButton可以通过它们的不锈钢外壳进行通讯。外壳分为与内部芯片数据端相连的“盒盖”和与地相连的“底端”。“盒盖”是不锈钢纽扣的上部,“底端”则组成了其他边缘和底部。纽扣采用了平滑边缘设计,保证了接口的接触稳定和通信的可靠性。iButton十分坚固,经久耐磨,可以有10年以上的使用期。

 

 

三 1-wire通讯接口

使纽扣2面与通讯端口简单的接触即可通过1-wire协议传输数据。1-wire协议有两种传输速率,典型模式速率为16k/s,快速模式为142k/s。

四 iButton的分类
每个iButton有一个唯一的,不可变更的64位地址码。它可以用作钥匙或iButton的身份标识。iButton器件至今已有20多种产品,它们之间都有不同功能。它们可分为以下几类。
 

  • 地址

  • 存储器

  • 实时时钟

  • 安全模块

  • 温度传感器

 

五 怎样从iButton器件读写数据

数据可以在iButton和PC间通过瞬时接触传输,速率为142k/s。让iButton与蓝点接收器或其他探头接触,1-wire适配器蓝点与PC机的串行口或并行口相连。笔记本电脑与PDA也可通过这种方式与iButton通讯。

六 iButton用途

iButton可应用于任何需要携带信息数据的场合。它轻巧易用,可被固定在钥匙环、手表或戒指上,作为出入大门或使用公司仪器的授权。有些iButton可以替代现金用于小额交易,比如搬运系统、停车计时器、自动贩卖机等。

 

七 iButton 的开发环境

如果您不想自己开发您的iButton程序,可以交给我们来做,

  • iButton

  • 开发主机: 可以是 PC,笔记本电脑或手持电脑

  • 读写适配器:从1-wire器件或iButton器件里读写信息。 可以是蓝点或笔型探针。

  • 软件接口:TMEX 是iButton与PC的通讯接口。 TMEX 使开发人员免除了枯燥的驱动程序的编写,使iButton中的数据以简单明了的方式展现在你面前。

 

iButton 共性总结

  • 唯一的由工厂光刻和测试的64位地址码(8 位家族码 + 48 位序列号 + 8 位CRC校验码),没有任何两个器件相同,保证绝对可溯。

  • 内置的多节点控制器,保证与其它1-Wire网络产品兼容。

  • 控制、寻址、数据和供电通过单一数据引脚实现。

  • 常规通信速率16.3kbps, 高速模式下通信速率达142kbps。

 

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