单总线技术

单总线主机或从机设备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，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其他设备使用总线，其内部等效电路。

单总线要求外接一个约5 k的上拉电阻．这样，当单总线在闲置时，状态为高电平。如果传输过程需要暂时挂起，且要求传输过程还能够继续，则总线必须处于空闲状态。

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480 us，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：温度转换器件、EEPROM写入等)具有足够的电源电流，必须在总线上提供强上拉。

单总线器件内部设置有寄生供电电路(Parasite Power Circuit)。当单总线处于高电平时，一方面通过二极管VD向芯片供电，另方面对内部电容C(约800pF)充电；当单总线处于低电平时，二极管截止，内部电容c向芯片供电。由于电容c的容量有限，因此要求单总线能间隔地提供高电平以能不断地向内部电容C充电、维持器件的正常工作。这就是通过网络线路“窃取”电能的“寄生电源”的工作原理。要注意的是，为了确保总线上的某些器件在工作时(如温度传感器进行温度转换、E2PROM写人数据时)有足够的电流供给，除了上拉电阻之外，还需要在总线上使用MOSFET(场效应晶体管)提供强上拉供电。

单总线的数据传输速率一般为16．3Kbit/s，最大可达142 Kbit/s，通常情况下采用100Kbit/s以下的速率传输数据。主设备I/O口可直接驱动200m范围内的从设备，经过扩展后可达1km范围。

挂在单总线上的器件称之为单总线器件，这些器件内具有控制、收/发、储存等电路。为了区分不同的单总线器件，厂家在生产单总线器件时要刻录一个64位的二进制ROM代码，标志着单总线器件的ID号。目前，单总线器件的主要有数字温度传感器（如DS18B20））；A/D转换器（如DS2450）门禁、身份识别器（如DS1990A）；单总线控制器（如DSIWM）等等。这里介绍一种iButton形式的单总线器件，它是利用瞬间接触进行数字通信的，这些器件应用已经渗透到货币交易和高度安全的认证系统。IButton是采用纽扣状不锈钢外壳封装的微型计算机晶片，他具有抗撞击、抗水渍、耐腐蚀、抗磁扰、防折叠、价格便宜等特点，能交好的解决传统识别器存在的不足，同时又满足系统在可靠性、稳定性方面的要求。IButton主要有三种类型，分别是Memory iButton（储存型），Java-poweredcrptograhic iButton（加密型），Thermochron iButton(温度型)，储存型iButton最大可具有64K的储存空间，可以储存数字或相片。加密型iButton是一种微处理器和高速算法加速器，可以产生大量的需要加密和解密信息的数据，它运行速度非常快，可与Internet应用相结合，并可用于远程鉴定识别。温度型iButton可以测量温度变化，内含温度计、时钟、热记录、储存单元。

所有单总线器件要求遵循严格的通信协议，以保证数据的完整性。1-wire协议定义了几种信号类型：复位脉冲、答应脉冲、写0、写1、读0和读1时序。所有的单总线命令序列（初始化、ROM命令、功能命令）都是由这些基本的信号类型组成。这些信号，除了应答脉冲外都是由主机发出同步信号，并且发出的所有命令和数据都是字节的低位在前。初始化时序包括主机发送的复位脉冲和从机发出的应答脉冲主机通过拉低单总线至少480us，以产生TX复位脉冲：然后主机释放总线，并进入RX接收模式，当主机释放总线时，总线由低电平跳变为高电平时产生一上升沿，单总线器件检测到这上升沿后，延时15~60us,接着单总线器件通过拉低总线60~240us，以产生应答脉冲。主机接收到从机应答脉冲后，说明有单总线器件在线，然后主机就开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。

写1、写0和读时序。在每一个时序中，总线只能传输一位数据。所有的读写时序至少需要60us，且每两个独立的时序之间至少需要1us的恢复时间。读写时序均起始于主机拉低总线。在写时序中，主机拉低总线后保持至少60us的低电平则向单总线器件写0。单总线器件又在主机发发出读时序时才向主机传送数据，所以当主机向单总线器件发出数据命令后，必须马上产生读时序，以便单总线能传输数据。在主机发出读时序之后，单总线器件才开始在总线上发送0或1，若单总线器件发送1，则保持总线高电平，若发送0，则拉低总线。单总线器件发送之后，保持有效时间，因而，主机在读时序期间必须释放总线，并且必须在15us之中采样总线状态，从而接收到从机发送的数据。

1一wire协议定义了复位脉冲、应答脉冲、写0、读0和读1时序等几种信号类型。所有的单总线命令序列(初始化ROM命令，功能命令)都是由这些基本的信号类型组成。在这些信号中，除了应答脉冲外，其他均由主机发出同步信号、命令和数据，都是字节的低位在前。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．都必须遵守这个命令序列．如果序列出现混乱，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后，主机不能执行其他功能命令，必须返回至第一步。

(1)初始化

单总线上的所有传输都是从初始化开始的，初始化过程由主机发出的复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成．应答脉冲使主机知道总线上有从机设备，且准备就绪。

(2)ROM命令

当主机检测到应答脉冲后，就发出ROM命令，这些命令与各个从机设备的唯一64位ROM代码相关，允许主机在单总线上连接多个从设备时，指定操作某个从设备。使得主机可以操作某个从机设备。这些命令能使主机检测到总线上有多少个从机设备以及设备类型，或者有没有设备处于报警状态。从机设备支持5种ROM命令，每种命令长度为8位。丰机在发出功能命今之前．必须发出ROM命今．

(3)功能命令

主机发出ROM命令，访问指定的从机，接着发出某个功能命令。这些命令允许主机写入或读出从机暂存器、启动工作以及判断从机的供电方式。