第二章-1-Wire通信協(xié)議

時序ARM(32-BRISC)其次章1－Wire通信協(xié)議概述標準模式和高速模式復位脈沖寫0時隙寫1時隙讀時隙強上拉供電時隙（為總線供應額外的電源電流，用于EPROM/EEPROM編程、溫度轉(zhuǎn)換、SHA-1計算等）1概述單總線要求外接一個約5k的上拉電阻；1概述單總線的閑置狀態(tài)為高電平；傳輸過程須要短暫掛起，且要求傳輸過程還能夠接著的話，則總線必需處于空閑狀態(tài)；總線保持低電平超過480μs，總線上的全部器件將復位；位傳輸之間的復原時間沒有限制，只要總線在復原期間處于空閑狀態(tài)。2單總線吩咐序列主機發(fā)起讀寫吩咐并限制整個過程。讀寫吩咐分三個階段：初始化ROM吩咐（跟隨須要交換的數(shù)據(jù)）功能吩咐（跟隨須要交換的數(shù)據(jù)）2單總線吩咐序列每次訪問單總線器件，必需嚴格遵守這個吩咐序列，假如出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會響應主機;這個準則對于搜尋ROM吩咐和報警搜尋吩咐例外，在執(zhí)行兩者中任何一條吩咐之后，主機不能執(zhí)行其后的功能吩咐，必需返回至第一步。3.1初始化序列主機初始化過程，主機通過拉低單總線至少480μs，以產(chǎn)生（Tx）復位脈沖。接著，主機釋放總線，并進入接收模式（Rx）。當總線被釋放后，5k上拉電阻將單總線拉高。在單總線器件檢測到上升沿后，延時15-60μs，接著通過拉低總線60-240μs，以產(chǎn)生應答脈沖

3.1初始化序列MResetPulse>480uSS0…SN15uS<T<60uS60uS<4T<240uS45uS<3T<180uSPresencePulseRecoveryPullUpMasterSlaveLegend:3.2復位和應答脈沖unsignedcharow_reset(void){unsignedcharpresence;DQ=0;//pullDQlinelowdelay(29);//leaveitlowfor480μsDQ=1;//allowlinetoreturnhighdelay(3);//waitforpresencepresence=DQ;//getpresencesignaldelay(25);//waitforendoftimeslotreturn(presence);//presencesignalreturned}//presence4讀/寫時隙在寫時隙期間，主機向單總線器件寫入數(shù)據(jù)；而在讀時隙期間，主機讀入來自從機的數(shù)據(jù)。在每一個時隙，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)4讀/寫時隙Write1Write0Read1Read015uS<T<60uSMMSlavedevice(s)samplelineMMastersampleslineat15uSMS0…SNoverdriveresistorT=0T=15T=60Slavedevice(s)samplelinePullUpMasterSlaveLegend:4.1寫時隙存在兩種寫時隙：“寫1”和“寫0”。主機接受寫1時隙向從機寫入1，而接受寫0時隙向從機寫入0。寫時隙至少須要60μs，且在兩次獨立的寫時隙之間至少須要1μs的復原時間。產(chǎn)生寫1時隙的方式：主機在拉低總線后，接著必需在15μs之內(nèi)釋放總線，由5k上拉電阻將總線拉至高電平；而產(chǎn)生寫0時隙的方式：在主機拉低總線后，只需在整個時隙期間保持低電平即可（至少60μs）。在寫時隙起始后15-60μs期間，單總線器件采樣總線電平狀態(tài)。假如在此期間采樣為高電平，則邏輯1被寫入該器件；假如為0，則寫入邏輯04.2寫時序4.3寫時序voidwrite_bit(charbitval){DQ=0;//pullDQlowtostarttimeslotif(bitval==1)DQ=1;//returnDQhighifwrite1delay(5);//holdvalueforremainderoftimeslotDQ=1;}//Delayprovides16μsperloop,plus24μsTherefore,delay(5)=104μs4.4寫時序voidwrite_byte(charval){unsignedchari;unsignedchartemp;for(i=0;i<8;i++)//writesbyte,onebitatatime{temp=val>>i;//shiftsvalright‘i’spacestemp&=0x01;//copythatbittotempwrite_bit(temp);//writebitintempinto}delay(5)}4.5讀時序單總線器件僅在主機發(fā)出讀時隙時，才向主機傳輸數(shù)據(jù),在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)吩咐后，必需立刻產(chǎn)生讀時隙，以便從機能夠傳輸數(shù)據(jù)。讀時隙至少須要60μs，且在兩次獨立的讀時隙之間至少須要1μs的復原時間。每個讀時隙都由主機發(fā)起，至少拉低總線1μs。在主機發(fā)起讀時隙之后，單總線器件才起先在總線上發(fā)送0或1。若從機發(fā)送1，則保持總線為高電平；若發(fā)送0，則拉低總線。當發(fā)送0時，從機在該時隙結(jié)束后釋放總線，由上拉電阻將總線拉回至空閑高電平狀態(tài)。從機發(fā)出的數(shù)據(jù)在起始時隙之后，保持有效時間15μs，因而，主機在讀時隙期間必需釋放總線，并且在時隙起始后的15μs之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。4.6讀時序4.7讀時序unsignedcharread_bit(void){unsignedchari;DQ=0;//pullDQlowtostarttimeslotDQ=1;//thenreturnhighfor(i=0;i<3;i++);//delay15μsfromstartoftimeslotreturn(DQ);//returnvalueofDQline}4.7讀時序unsignedcharread_byte(void){unsignedchari;unsignedcharvalue=0;for(i=0;i<8;i++){if(read_bit())value|=0x01<<i;//readsbytein,onebyteatatimeandthen//shiftsitleftdelay(6);//waitforrestoftimeslot}return(value);5ROM吩咐主機檢測到應答脈沖后，可以發(fā)出ROM吩咐；ROM吩咐與各個從機設備的唯一64位ROM代碼相關；允許主機在單總線上連接多個從機設備時，指定操作某個從機設備；允許主機能夠檢測到總線上有多少個從機設備以及其設備類型，或者有沒有設備處于報警狀態(tài)5ROM吩咐從機設備可能支持5種ROM吩咐（實際狀況與具體型號有關）；每種吩咐長度為8位；主機在發(fā)出功能吩咐之前，必需送出合適的ROM吩咐。如圖2所示。下面將簡要地介紹各個ROM吩咐的功能，以及運用在何種狀況下ROM吩咐的操作流程5.1ROM吩咐搜尋ROM[F0h];讀ROM[33h]（僅適合于單節(jié)點);匹配ROM[55h];跳越ROM[CCh];報警搜尋[ECh]（僅少數(shù)1-wire器件支持）;(1)搜尋ROM[F0h]當系統(tǒng)初始上電時，主機必需找出總線上全部從機設備的ROM代碼，這樣主機就能夠推斷出從機的數(shù)目和類型;主機通過重復執(zhí)行搜尋ROM循環(huán)（搜尋ROM吩咐跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上全部的從機設備。假如總線只有一個從機設備，則可以接受讀ROM吩咐來替代搜尋ROM吩咐。在每次執(zhí)行完搜尋ROM循環(huán)后，主機必需返回至吩咐序列的第一步（初始化）。(2)讀ROM[33h]僅適用于總線上只有一個從機設備;允許主機干脆讀出從機的64位ROM代碼，而無須執(zhí)行搜尋ROM過程;假如該吩咐用于多節(jié)點系統(tǒng)，則發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因為每個從機設備都會響應當吩咐。(3)匹配ROM[55h]匹配ROM吩咐跟隨64位ROM代碼，允許主機訪問多節(jié)點系統(tǒng)中某個指定的從機設備。僅當從機完全匹配64位ROM代碼時，才會響應主機隨后發(fā)出的功能吩咐；其它設備將處于等待復位脈沖狀態(tài)。(4)跳越ROM[CCh]主機能夠接受該吩咐同時訪問總線上的全部從機設備，而無須發(fā)出任何ROM代碼信息;例如，主機通過在發(fā)出跳越ROM吩咐后跟隨轉(zhuǎn)換溫度吩咐[44h]，就可以同時吩咐總線上全部的DS18B20起先轉(zhuǎn)換溫度，這樣大大節(jié)約了主機的時間。假如跳越ROM吩咐跟隨的是讀暫存器[BEh]的吩咐（包括其它讀操作吩咐），則該吩咐只能應用于單節(jié)點系統(tǒng)，否則將由于多個節(jié)點都響應當吩咐而引起數(shù)據(jù)沖突。(5)報警搜尋[ECh]只有那些報警標記置位的從機才響應當吩咐，其工作方式完全等同于搜尋ROM吩咐。該吩咐允許主機設備推斷那些從機設備發(fā)生了報警（如最近的測量溫度過高或過低等）。同搜尋ROM吩咐一樣，在完成報警搜尋循環(huán)后，主機必需返回至吩咐序列的第一步。6功能吩咐在主機發(fā)出ROM吩咐后,發(fā)送功能吩咐;如訪問某個指定的DS18B20，接著就可以發(fā)出DS18B20支持的某個功能吩咐。這些吩咐允許主機寫入或讀出DS18B20暫存器、啟動溫度轉(zhuǎn)換以及推斷從機的供電方式。并在圖3流程圖中作了說明表1、DS18B20功能吩咐集命令描述命令代碼發(fā)送命令后，單總線上的響應信息注釋溫度轉(zhuǎn)換命令轉(zhuǎn)換溫度啟動溫度轉(zhuǎn)換44h無1存儲器命令讀暫存器讀全部的暫存器內(nèi)容，包括CRC字節(jié)BEhDS18B20傳輸多達9個字節(jié)至主機2寫暫存器寫暫存器第2、3和4個字節(jié)的數(shù)據(jù)（即TH，TL和配置寄存器）4Eh主機傳輸3個字節(jié)數(shù)據(jù)至DS18B203復制暫存器將暫存器中的TH，TL和配置字節(jié)復制到EEPROM中48h無1回讀EEPROM將TH，TL和配置字節(jié)從EEPROM回讀至暫存器中B8hDS18B20傳送回讀狀態(tài)至主機1.在溫度轉(zhuǎn)換和復制暫存器數(shù)據(jù)至EEPROM期間，主機必需在單總線上允許強上拉。并且在此期間，總線上不能進行其它數(shù)據(jù)傳輸；2．通過發(fā)出復位脈沖，主機能夠在任何時候中斷數(shù)據(jù)傳輸；3．在復位脈沖發(fā)出前，必需寫入全部的三個字節(jié)功能吩咐流程圖7ROM搜尋ROM搜尋過程的三步循環(huán)程序：讀一位讀該位的補碼寫入一個期望的數(shù)據(jù)位總線主機在ROM的每一位上都重復這三步循環(huán)程序；當完成某個器件后，主機就能夠知曉該器件的ROM信息；剩下的設備數(shù)量及其ROM代碼通過相同的過程即可獲得。7ROM搜尋過程四個不同的器件被連接至同一條總線上：ROM100110101…ROM210101010…ROM311110101…ROM400010001…（1）初始化單總線上的全部傳輸過程都是以初始化起先的；初始化過程由主機發(fā)出的復位脈沖和從機響應的應答脈沖組成；應答脈沖使主機知道，總線上有從機設備，且準備就緒。（2）發(fā)送ROM吩咐主機在總線上發(fā)出ROM搜尋吩咐ROM[F0h]（3）執(zhí)行三步循環(huán)程序從總線上準備讀入一個數(shù)據(jù)位；ROM100110101…ROM210101010…ROM311110101…ROM400010001…總線上讀到的是0（邏輯“與”）主機起先讀另一位（第一位的補碼）；總線上讀到的是0（邏輯“與”）總線上有些器件的ROM代碼第一位為0，有些則為1（3）執(zhí)行三步循環(huán)程序兩次讀到的數(shù)據(jù)位具有以下含義：00在該位處，存在設備沖突；01在該位處，全部器件為0；10在該位處，全部器件為1；11單總線不存在任何設備。（3）執(zhí)行三步循環(huán)程序主機寫入0，從而禁止了ROM2和ROM3響應余下的搜尋吩咐，僅在總線上留下了ROM1和ROM4ROM100110101…ROM210101010…ROM311110101…ROM400010001…（4）搜尋其次位主機再執(zhí)行兩次讀操作，依次收到0和1，這表明ROM1和ROM4在ROM代碼的其次位都是0；ROM100110101…ROM210101010…ROM311110101…ROM400010001…接著主機寫入0，在總線上接著保持ROM1和ROM4。（5）搜尋第三位主機又執(zhí)行兩次讀操作，收到兩個0，表明所連接的設備的ROM代碼在第三位既有0，也有1；ROM100110101…ROM210101010…ROM311110101…ROM400010001…主機再次寫入0，從而禁止了ROM1響應余下的搜尋吩咐，僅在總線上留下了ROM2。（6）搜尋第四位主機讀完ROM4余下的ROM數(shù)據(jù)位。這樣就完成了第一次搜尋，并找到了位于總線上的第一個設備。（7）搜尋其他器件重復執(zhí)行第1至第7步，起先新一輪的ROM搜尋吩咐。主機寫入1，使ROM4離線，僅在總線上留下ROM1；主機讀完ROM1余下的ROM數(shù)據(jù)，這樣就完成了其次次的ROM搜尋，找到了其次個ROM代碼。重復執(zhí)行第1至第3步，起先新一輪的ROM搜尋吩咐；主機寫入1，這次禁止了ROM1和ROM4響應余下的搜尋吩咐，僅在總線上留下了ROM2和ROM3ROM100110101…ROM210101010…ROM311110101…ROM400010001…8搜尋ROM時間每次搜尋ROM操作，主機只能找到某一個單總線器件的ROM代碼，所須要的最短時間為：960μs+(8+3×64)×61μs=13.16ms所以，主機能夠在1秒之內(nèi)讀出75個單總線的ROM代碼。利用串口實現(xiàn)1-WIRE通訊復位intResetOneWire(void){ //definetheresponseoftheone-wiredevice unsignedcharucResponse; intret; ret=0; //settheUARTBaud:9600,8bits,noparity,1stop BAUT=9600; Comm_Init(COM,BAUT,MODE_NO,'N');//initCOM //Transmittingan0xF0fromuartformstheproperResetpulse Comm_Send_Char(COM,0xF0); //ChecktheUARTbuffer,ifnodevicispresent,thereceivevalue //willequalthetransmitvalue;otherwisethereceivevaluecanvary. //Asingleslavedevicerunningatminimuminternaltimingwillchange //theresponseto0xE0,andthemaximuminternaltimingwillchangethe //theresponseto0x90 ucResponse=Comm_Rec_Char(COM);#if0//TEST_ONEWIRE printf("Resetonewire\n"); printf("Resetvalue=0x%x\n",ucResponse);#endif if(ucResponse!=0xF0) ret=1;//devicesonlinearepresent else ret=0;//nodeviceispresent //settheUARTBaud:115200,8bits,noparity,1stop BAUT=115200; Comm_Init(COM,BAUT,MODE_NO,'N');//initCOM returnret;}讀一位intOW_ReadBit(void){ unsignedcharucResponse; //transimit0xFFfirst Comm_Send_Char(COM,0xFF); //readtheUARTbuffer ucResponse=Comm_Rec_Char(COM); if(ucResponse==0xff) return1;//1isread else return0;//0isread}讀一個字節(jié)unsignedcharOW_ReadByte(void){ //definethereadvalue unsignedcharucResponse; unsignedcharucValue; inti; ucValue=0; for(i=0;i<8;i++) { //transimit0xFFfirst Comm_Send_Char(COM,0xFF); //readtheUARTbuffer ucResponse=Comm_Rec_Char(COM); if(ucResponse==0xff) ucValue=ucValue|(0x1<<i);//1isread //else0isread } //8-bitsdataisreadandreturn returnucValue;}寫一位intOW_WriteBit(intdata){ unsignedcharucResponse; //transimit0xFFfirst if(data==0) { Comm_Send_Char(COM,0x00); //readtheUARTbuffer