一種1-Wire總線免上拉電阻端口配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于1-Wire電子設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種1-Wire總線免上拉電阻端口配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1-Wire網(wǎng)絡(luò)在物理實(shí)現(xiàn)上通常表現(xiàn)為一個(gè)開漏模式的主設(shè)備連接I個(gè)或多個(gè)開漏模式的從設(shè)備(Ι-Wire器件)，數(shù)據(jù)總線上接一個(gè)上拉電阻用于將總線上拉到3V或5V。在數(shù)據(jù)通信的間隙，IWire器件通過數(shù)據(jù)總線獲得電源。IWire器件內(nèi)部集成了一個(gè)SOOpF的電容用于儲(chǔ)存從數(shù)據(jù)線上“竊”得的能量，并在通信期間給自身供電。1-Wire總線是雙向總線，由主器件向從器件啟動(dòng)復(fù)位和讀寫操作。其基本操作有4種??寫1、寫0、讀和復(fù)位，高級(jí)的字節(jié)操作可以由前3個(gè)操作組合得到。決定1-Wire總線的狀態(tài)的器件有3種:主器件、上拉電阻和從器件，1-Wire總線在默認(rèn)狀態(tài)(空閑狀態(tài))主從設(shè)備均高阻輸出，總線被正電源經(jīng)由上拉電阻拉成高電平，從設(shè)備在此期間“充電”。在應(yīng)用中上拉電阻R的大小要根據(jù)系統(tǒng)的能耗限制、通信速度和網(wǎng)絡(luò)大小進(jìn)行慎重選擇。電阻越大，主器件或從器件釋放總線后由電源將總線拉成高電平所花的時(shí)間也就越多，當(dāng)電阻大到一定程度，甚至有可能導(dǎo)致上升時(shí)間太長而不能滿足1-Wire器件的時(shí)序要求；電阻越小，則將總線拉高的能力也越強(qiáng)，在主器件或從器件輸出低電平的時(shí)候通過電阻的電流也就越大，能耗也就越大，而過小的電阻也會(huì)導(dǎo)致上拉能力太強(qiáng)以至于1-Wire主、從器件無法將總線電平拉低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種1-Wire總線免上拉電阻端口配置方法，通過編程動(dòng)態(tài)配置主控制器端口的輸入輸出方式與1-Wire從器件實(shí)現(xiàn)免上拉電阻進(jìn)行接口的方案。該方案還具有強(qiáng)上拉和便于節(jié)能設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，可以用于多節(jié)點(diǎn)和長距離傳輸?shù)?-Wire網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中和低功耗的應(yīng)用中。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種1-Wire總線免上拉電阻端口配置方法，復(fù)位操作包括以下步驟，步驟一，將主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出1，為1-Wire從器件充電；步驟二，主控制器端口推挽輸出模式輸出0，并延時(shí)H，在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，1-Wire從器件在檢測(cè)到總線的低電平后，其內(nèi)部電路復(fù)位；步驟三，主控制器端口設(shè)為推挽輸出模式并輸出1，保持時(shí)間Il ;步驟四，將主控制器端口設(shè)置為弱上拉輸入狀態(tài)，延時(shí)12，并檢測(cè)總線是否被拉低；步驟五，等待J1，然后主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出I。復(fù)位完成。在復(fù)位后的空閑狀態(tài)，主控制器端口均應(yīng)處于推挽輸出高電平的狀態(tài)，以便為后續(xù)操作充電。
[0005]按上述技術(shù)方案，所述步驟一中，為1-Wire從器件充電時(shí)間至少2.5 μ s (G)，步驟二中，延時(shí)時(shí)間H為480?960 μ s，步驟三中，時(shí)間11為2?6 μ s，步驟四中，延時(shí)時(shí)間12為30?200 μ S，步驟五中，等待時(shí)間Jl為10?20 μ S。
[0006]按上述技術(shù)方案，寫I操作包括以下步驟，將主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出O，持續(xù)時(shí)間2?15 μ S (A)，將主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出1，持續(xù)時(shí)間20 ?45 μ s (B)。
[0007]按上述技術(shù)方案，寫O操作包括以下步驟，將主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出0，持續(xù)時(shí)間35?60 μ s (C)，將主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出1，持續(xù)時(shí)間大于2.5 μ s (D) ο
[0008]按上述技術(shù)方案，讀總線操作包括以下步驟，步驟一，將主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出0，持續(xù)時(shí)間2?15 μ S(A);步驟二，將主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出1，持續(xù)時(shí)間2?4 μ s (El);步驟三，主控制器端口配置為弱上拉輸入模式，持續(xù)時(shí)間2?5 μ s(E2);步驟四，主控制器讀總線狀態(tài)，得到該次讀總線的結(jié)果；步驟五，等待時(shí)間大于2.5 μ S(F)，將主控制器端口設(shè)置為推挽模式并輸出I。
[0009]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:(I)免除了上拉電阻的需要；(2)在免上拉電阻的接口方式中是通過主控制器內(nèi)部的推挽電路實(shí)現(xiàn)總線電平的上拉，而主控制器內(nèi)部的推挽電路一般是由MOSFET實(shí)現(xiàn)的，具有強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的1-Wire網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)。因此采用該方法，還可以驅(qū)動(dòng)需要較大電流的1-Wire從器件或1-Wire網(wǎng)絡(luò)；(3)通過采用推挽+弱上拉(開漏)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方案中的上拉電阻的功用，還具有降低系統(tǒng)功耗的優(yōu)點(diǎn)。在傳統(tǒng)方案中，如果VCC選擇5V，在主控制器輸出低電平時(shí)，上拉電阻中的電流達(dá)到I = U/R=5V/4.7ΚΩ ^ 1.1mA，在手持系統(tǒng)中，屬于耗電量較大的部件，本發(fā)明方法中主控制器輸出的高低電平均為推挽模式，相應(yīng)消耗的電流就要小很多，主要是電平轉(zhuǎn)換電流和MOS管的泄漏電流，一般為微安級(jí)別。(4)在沒有采用額外的電源線對(duì)1-Wire從器件供電的系統(tǒng)中，如果1-Wire從器件獲取的是溫度、壓力等緩變信號(hào)，僅偶爾需要進(jìn)入工作狀態(tài)，主控制器在1-Wire從器件的非工作狀態(tài)期間輸出推挽的0，可以實(shí)現(xiàn)使得1-Wire從器件斷電從而達(dá)到降低系統(tǒng)功耗的目的。
【附圖說明】
[0010]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1-Wire總線免上拉電阻端口配置方法基本操作波形圖；
[0012]圖2是傳統(tǒng)上拉電阻形式1-Wire總線的基本操作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例中，提供一種1-Wire總線免上拉電阻端口配置方法，復(fù)位操作包括以下步驟，步驟一，將主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出1，為1-Wire從器件充電；步驟二，主控制器端口推挽輸出模式輸出0，并延時(shí)H，在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，1-Wire從器件在檢測(cè)到總線的低電平后，其內(nèi)部電路復(fù)位；步驟三，主控制器端口設(shè)為推挽輸出模式并輸出1，保持時(shí)間Il ;步驟四，將主控制器端口設(shè)置為弱上拉輸入狀態(tài)，延時(shí)12，并檢測(cè)總線是否被拉低；步驟五，等待J1，然后主控制器端口設(shè)置為推挽輸出模式并輸出I。復(fù)位完成。在復(fù)位后的空閑狀態(tài)，主控制器端口均應(yīng)處于推挽輸出高電平的狀態(tài)，以便為后續(xù)操作充電。
[0015]當(dāng)前通用的各類控制器中，端口通常是可配置的，一般可以配置為開漏、(弱)上拉和推挽模式以及其他模式。例如Silab公司的C8051FXXX系列單片機(jī)，意法半導(dǎo)體公司(STMicroelectronics)的CotexM3的控制器STM32F10XXX系列控制器，這些控制器的引腳均可以通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)端口模式的動(dòng)態(tài)配置。在1-Wire總線的各個(gè)階段，可以根據(jù)時(shí)序要求動(dòng)態(tài)配置主器件的引腳的模式，從而替代上拉電阻的功能。以常用的溫度測(cè)量芯片DS18B20為例，該芯數(shù)據(jù)手冊(cè)中，推薦的上拉電阻是4.7ΚΩ，而C8051F單片機(jī)和STM32F10X內(nèi)部集成的上拉電阻大小分別為約4.7ΚΩ X21和4.7ΚΩ X8.5，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于推薦值。如果僅僅利用控制器內(nèi)部的上拉電阻，也不能滿足時(shí)序要求，必須巧妙地利用片內(nèi)集成的推挽輸出來模擬更強(qiáng)的上拉能力。通過使用本發(fā)明方法，不僅免除了上拉電阻的需要，還具有驅(qū)動(dòng)能