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如何將1-Wire主機(jī)復(fù)用到多個(gè)通道

本文作者：Stewart Merkel 點(diǎn)擊： 2023-08-11 11:10

前言：

作者：Stewart Merkel，應(yīng)用工程師

摘要

具有許多1-Wire節(jié)點(diǎn)的1-Wire®網(wǎng)絡(luò)可能需要專用1-Wire通道。本文討論了一種在網(wǎng)絡(luò)中只使用一個(gè)1-Wire主機(jī)而擁有多個(gè)1-Wire通道的方法。

簡(jiǎn)介

1-Wire網(wǎng)絡(luò)最初設(shè)計(jì)用于與單條1-Wire總線上的單個(gè)1-Wire主機(jī)和多個(gè)1-Wire節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。對(duì)于1-Wire網(wǎng)絡(luò)，理想的拓?fù)涫前恢匾种Ь€的線性拓?fù)洹Ｈ欢L(zhǎng)分支線的星形拓?fù)涑３Ｊ遣豢杀苊獾模瑢?dǎo)致確定有效限制的難度加大。解決這些難題的一種方法是利用模擬多路復(fù)用器(mux)將星形拓?fù)浞纸獬稍S多通道。使用多個(gè)通道的優(yōu)點(diǎn)包括：加快各個(gè)1-Wire節(jié)點(diǎn)的接入時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，以及在不同通道上混用僅過(guò)驅(qū)節(jié)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)/過(guò)驅(qū)節(jié)點(diǎn)。獲得這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，仍然只使用了一個(gè)1-Wire主機(jī)。

布置

將1-Wire網(wǎng)絡(luò)配置為具有多個(gè)通道時(shí)，通常采用的辦法是將ADI公司的1-Wire主機(jī)連接到模擬多路復(fù)用器的公共信號(hào)。多路復(fù)用器具有數(shù)字通道選擇信號(hào)，可將1-Wire公共信號(hào)連接到所需的I/O，后者包含1-Wire節(jié)點(diǎn)器件的一個(gè)通道。這種布置可以超越單條1-Wire總線的限制，讓更多1-Wire節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)。這是因?yàn)樗朔种Ь€，并且減少了由1-Wire主機(jī)驅(qū)動(dòng)的每通道1-Wire節(jié)點(diǎn)數(shù)。

檢驗(yàn)

圖1所示為3.3 V系統(tǒng)，其使用DS2485 1-Wire主機(jī)。微控制器同時(shí)控制DS2485和要選擇的多路復(fù)用器通道。在一個(gè)1-Wire網(wǎng)絡(luò)中，所用多路復(fù)用器能夠處理軌到軌模擬信號(hào)至關(guān)重要，否則可能發(fā)生信號(hào)失真，并違反1-Wire節(jié)點(diǎn)的VPUP參數(shù)要求。多路復(fù)用器RON參數(shù)也必須盡可能小，以避免改變DS2485有源上拉阻抗(RAPU)。如果不考慮這一點(diǎn)，則在強(qiáng)上拉事件期間，1-Wire節(jié)點(diǎn)可能無(wú)法接收到工作所需的電流。

圖1.典型應(yīng)用電路。

多路復(fù)用器(U2)可以具有外部后置上拉電阻（RP4和RP5），以便在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)為空閑的1-Wire節(jié)點(diǎn)供電。如果不這樣做，則每次通道開(kāi)關(guān)接通時(shí)，微控制器必須等待該通道上所連節(jié)點(diǎn)的最大喚醒時(shí)間（通常為2 ms），然后才能開(kāi)始通信。然而，當(dāng)在每個(gè)通道上使用外部上拉電阻時(shí)，在1-Wire主機(jī)引起的下拉事件期間，考慮多路復(fù)用器的RON參數(shù)的影響很重要。通過(guò)選擇較小RON從而避免違反1-Wire節(jié)點(diǎn)的最高1-Wire輸入低電平(VIL)參數(shù)要求，任何影響都可忽略不計(jì)。因此，對(duì)于給定的多路復(fù)用器后置上拉電阻RP和給定的多路復(fù)用器電阻RON，多路復(fù)用器后置輸出低電壓表示如下：

表1.適用于1-Wire器件的模擬多路復(fù)用器選型指南

產(chǎn)品型號(hào)

通道

電源電壓（最小值）(V)

電源電壓（最大值）
(V)

R_ON（最大值）(Ω)

微控制器-
通道選擇

封裝

MAX4634

4:1

1.8

5.5

2 個(gè) GPIO

10引腳µMAX封裝，10引腳TDFN-EP封裝
(3 mm × 3 mm)

MAX4734

4:1

1.6

3.6

0.8

2 個(gè) GPIO

10引腳µMAX封裝，12引腳TQFN封裝
(3 mm × 3 mm)

MAX4617

8:1

5.5

3 個(gè) GPIO

16引腳PDIP封裝，16引腳SOIC封裝，
16引腳TSSOP封裝

MAX4638

8:1

1.8

5.5

3.5

3 個(gè) GPIO

16引腳TQFN封裝(3 mm × 3 mm)，
16引腳SOIC封裝，16引腳TSSOP封裝

MAX4781

8:1

1.8

3.6

3 個(gè) GPIO

16引腳TQFN封裝(3 mm × 3 mm)，
16引腳TSSOP封裝

MAX14661*

16:1

1.8

3.6

I2C/SPI

28引腳TQFN封裝(3 mm x 3 mm)

*AB_和COM_引腳提供+10 kV ESD保護(hù)(HBM)。任意16個(gè)AB_引腳可以連接到任一COM_引腳。

此外，考慮所用1-Wire主機(jī)的靈活性也很重要。ADI公司建議任何3.3V系統(tǒng)都可以使用DS2485 1-Wire主機(jī)，因?yàn)镈S2485的時(shí)序、輸入觸發(fā)電平和內(nèi)部上拉電阻都是高度可調(diào)的。DS2485還可以設(shè)置為高阻抗模式，這在使用外部電阻選項(xiàng)時(shí)可能很有幫助。但是，如果系統(tǒng)需要5 V，那么次優(yōu)選擇是使用DS2484。

最后，在本次檢驗(yàn)中，一些系統(tǒng)需要混用僅過(guò)驅(qū)和標(biāo)準(zhǔn)/過(guò)驅(qū)1-Wire節(jié)點(diǎn)器件。如果僅過(guò)驅(qū)器件和標(biāo)準(zhǔn)/過(guò)驅(qū)器件位于同一1-Wire總線上，則會(huì)出現(xiàn)通信故障。一個(gè)簡(jiǎn)單解決方案是使用多路復(fù)用器，將僅過(guò)驅(qū)器件放置在與過(guò)驅(qū)/標(biāo)準(zhǔn)器件不同的通道上。這樣，DS2485在通道選擇之間輕松的切換到過(guò)驅(qū)動(dòng)模式或標(biāo)準(zhǔn)模式，以實(shí)現(xiàn)正確的通信。

模擬多路復(fù)用器選擇

設(shè)計(jì)人員在選擇模擬多路復(fù)用器時(shí)會(huì)考慮許多要求。這些要求可以是通道數(shù)量、接口類型、成本、封裝類型和性能。表1列出了針對(duì)1-Wire應(yīng)用的推薦模擬多路復(fù)用器。所有推薦的模擬多路復(fù)用器都能處理軌到軌模擬信號(hào)，具有小RON，并提供多種封裝類型。控制所選通道的微控制器必須具有備用GPIO引腳。如果微控制器沒(méi)有任何備用GPIO引腳，可以使用MAX14661或類似器件，并將其連接到DS2485所用的同一I2C總線。

結(jié)論

本文介紹了一種利用推薦列表中的模擬多路復(fù)用器來(lái)分解星形拓?fù)?-Wire網(wǎng)絡(luò)的方法。與任何電子元件的選擇一樣，支持系統(tǒng)應(yīng)在所有使用條件下仔細(xì)檢查所有器件規(guī)格，以確保可靠運(yùn)行。

相關(guān)器件

DS2477	具有ChipDNA^® PUF保護(hù)的DeepCover^®安全SHA-3協(xié)處理器
DS28E50	具有ChipDNA PUF保護(hù)的DeepCover安全SHA-3認(rèn)證器
DS2465	具有SHA-256協(xié)處理器和1-Wire^®主機(jī)功能的DeepCover安全認(rèn)證器
DS2480B	串行轉(zhuǎn)1-Wire線路驅(qū)動(dòng)器
DS2483	具有可調(diào)時(shí)序和睡眠模式的單通道1-Wire主機(jī)
DS2484	具有可調(diào)時(shí)序和睡眠模式的單通道1-Wire主機(jī)
DS2485	帶存儲(chǔ)器的先進(jìn)1-Wire主機(jī)
DS2482-100	單通道1-Wire主機(jī)
DS2482-800	8通道1-Wire主機(jī)
DS28E16	1-Wire安全SHA-3認(rèn)證器

關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，致力于在現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實(shí)現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案，推動(dòng)數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬(wàn)物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財(cái)年收入超過(guò)120億美元，全球員工2.4萬(wàn)余人。攜手全球12.5萬(wàn)家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.analog.com/cn。

關(guān)于作者

Stewart擔(dān)任應(yīng)用工程師已逾10年。加入ADI公司之前，Stewart在Maxim Integrated工作，專注于嵌入式安全、1-Wire®器件和安全/不安全電信設(shè)備。他擁有美國(guó)紐約賓厄姆頓大學(xué)電氣工程學(xué)士學(xué)位。

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