第二章-1-Wire通信协议.ppt

时序,ARM(32-BRISC),第二章1Wire通信协议,概述标准模式和高速模式复位脉冲写0时隙写1时隙读时隙强上拉供电时隙（为总线提供额外的电源电流，用于EPROM/EEPROM编程、温度转换、SHA-1计算等）,1概述,单总线要求外接一个约5k的上拉电阻；,1概述,单总线的闲置状态为高电平；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；总线保持低电平超过480s，总线上的所有器件将复位；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。,2单总线命令序列,主机发起读写命令并控制整个过程。读写命令分三个阶段：初始化ROM命令（跟随需要交换的数据）功能命令（跟随需要交换的数据）,2单总线命令序列,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;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。,3.1初始化序列,主机初始化过程，主机通过拉低单总线至少480s，以产生（Tx）复位脉冲。接着，主机释放总线，并进入接收模式（Rx）。当总线被释放后，5k上拉电阻将单总线拉高。在单总线器件检测到上升沿后，延时15-60s，接着通过拉低总线60-240s，以产生应答脉冲,3.1初始化序列,M,ResetPulse480uS,S0SN,15uST60uS,60uS4T240uS,45uS3T180uS,PresencePulse,Recovery,PullUp,Master,Slave,Legend:,3.2复位和应答脉冲,unsignedcharow_reset(void)unsignedcharpresence;DQ=0;/pullDQlinelowdelay(29);/leaveitlowfor480sDQ=1;/allowlinetoreturnhighdelay(3);/waitforpresencepresence=DQ;/getpresencesignaldelay(25);/waitforendoftimeslotreturn(presence);/presencesignalreturned/presence,4读/写时隙,在写时隙期间，主机向单总线器件写入数据；而在读时隙期间，主机读入来自从机的数据。在每一个时隙，总线只能传输一位数据,4读/写时隙,Write1,Write0,Read1,Read0,15uSTi;/shiftsvalrightispacestemp/writebitintempintodelay(5),4.5读时序,单总线器件仅在主机发出读时隙时，才向主机传输数据,在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时隙，以便从机能够传输数据。读时隙至少需要60s，且在两次独立的读时隙之间至少需要1s的恢复时间。每个读时隙都由主机发起，至少拉低总线1s。在主机发起读时隙之后，单总线器件才开始在总线上发送0或1。若从机发送1，则保持总线为高电平；若发送0，则拉低总线。当发送0时，从机在该时隙结束后释放总线，由上拉电阻将总线拉回至空闲高电平状态。从机发出的数据在起始时隙之后，保持有效时间15s，因而，主机在读时隙期间必须释放总线，并且在时隙起始后的15s之内采样总线状态。,4.6读时序,4.7读时序,unsignedcharread_bit(void)unsignedchari;DQ=0;/pullDQlowtostarttimeslotDQ=1;/thenreturnhighfor(i=0;i3;i+);/delay15sfromstartoftimeslotreturn(DQ);/returnvalueofDQline,4.7读时序,unsignedcharread_byte(void)unsignedchari;unsignedcharvalue=0;for(i=0;i8;i+)if(read_bit()value|=0 x01i;/readsbytein,onebyteatatimeandthen/shiftsitleftdelay(6);/waitforrestoftimeslotreturn(value);,5ROM命令,主机检测到应答脉冲后，可以发出ROM命令；ROM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机设备时，指定操作某个从机设备；允许主机能够检测到总线上有多少个从机设备以及其设备类型，或者有没有设备处于报警状态,5ROM命令,从机设备可能支持5种ROM命令（实际情况与具体型号有关）；每种命令长度为8位；主机在发出功能命令之前，必须送出合适的ROM命令。如图2所示。下面将简要地介绍各个ROM命令的功能，以及使用在何种情况下,ROM命令的操作流程,5.1ROM命令,搜索ROMF0h;读ROM33h（仅适合于单节点);匹配ROM55h;跳越ROMCCh;报警搜索ECh（仅少数1-wire器件支持）;,(1)搜索ROMF0h,当系统初始上电时，主机必须找出总线上所有从机设备的ROM代码，这样主机就能够判断出从机的数目和类型;主机通过重复执行搜索ROM循环（搜索ROM命令跟随着位数据交换），以找出总线上所有的从机设备。如果总线只有一个从机设备，则可以采用读ROM命令来替代搜索ROM命令。在每次执行完搜索ROM循环后，主机必须返回至命令序列的第一步（初始化）。,(2)读ROM33h,仅适用于总线上只有一个从机设备;允许主机直接读出从机的64位ROM代码，而无须执行搜索ROM过程;如果该命令用于多节点系统，则发生数据冲突，因为每个从机设备都会响应该命令。,(3)匹配ROM55h,匹配ROM命令跟随64位ROM代码，允许主机访问多节点系统中某个指定的从机设备。仅当从机完全匹配64位ROM代码时，才会响应主机随后发出的功能命令；其它设备将处于等待复位脉冲状态。,(4)跳越ROMCCh,主机能够采用该命令同时访问总线上的所有从机设备，而无须发出任何ROM代码信息;例如，主机通过在发出跳越ROM命令后跟随转换温度命令44h，就可以同时命令总线上所有的DS18B20开始转换温度，这样大大节省了主机的时间。如果跳越ROM命令跟随的是读暂存器BEh的命令（包括其它读操作命令），则该命令只能应用于单节点系统，否则将由于多个节点都响应该命令而引起数据冲突。,(5)报警搜索ECh,只有那些报警标志置位的从机才响应该命令，其工作方式完全等同于搜索ROM命令。该命令允许主机设备判断那些从机设备发生了报警（如最近的测量温度过高或过低等）。同搜索ROM命令一样，在完成报警搜索循环后，主机必须返回至命令序列的第一步。,6功能命令,在主机发出ROM命令后,发送功能命令;如访问某个指定的DS18B20，接着就可以发出DS18B20支持的某个功能命令。这些命令允许主机写入或读出DS18B20暂存器、启动温度转换以及判断从机的供电方式。并在图3流程图中作了说明,表1、DS18B20功能命令集,1.在温度转换和复制暂存器数据至EEPROM期间，主机必须在单总线上允许强上拉。并且在此期间，总线上不能进行其它数据传输；2通过发出复位脉冲，主机能够在任何时候中断数据传输；3在复位脉冲发出前，必须写入全部的三个字节,功能命令流程图,7ROM搜索,ROM搜索过程的三步循环程序：读一位读该位的补码写入一个期望的数据位总线主机在ROM的每一位上都重复这三步循环程序；当完成某个器件后，主机就能够知晓该器件的ROM信息；剩下的设备数量及其ROM代码通过相同的过程即可获得。,7ROM搜索过程,四个不同的器件被连接至同一条总线上：ROM100110101ROM210101010ROM311110101ROM400010001,（1）初始化,单总线上的所有传输过程都是以初始化开始的；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）发送ROM命令,主机在总线上发出ROM搜索命令ROMF0h,（3）执行三步循环程序,从总线上准备读入一个数据位；ROM100110101ROM210101010ROM311110101ROM400010001总线上读到的是0（逻辑“与”）主机开始读另一位（第一位的补码）；总线上读到的是0（逻辑“与”）总线上有些器件的ROM代码第一位为0，有些则为1,（3）执行三步循环程序,两次读到的数据位具有以下含义：00在该位处，存在设备冲突；01在该位处，所有器件为0；10在该位处，所有器件为1；11单总线不存在任何设备。,（3）执行三步循环程序,主机写入0，从而禁止了ROM2和ROM3响应余下的搜索命令，仅在总线上留下了ROM1和ROM4ROM100110101ROM210101010ROM311110101ROM400010001,（4）搜索第二位,主机再执行两次读操作，依次收到0和1，这表明ROM1和ROM4在ROM代码的第二位都是0；ROM100110101ROM210101010ROM311110101ROM400010001接着主机写入0，在总线上继续保持ROM1和ROM4。,（5）搜索第三位,主机又执行两次读操作，收到两个0，表明所连接的设备的ROM代码在第三位既有0，也有1；ROM100110101ROM210101010ROM311110101ROM400010001主机再次写入0，从而禁止了ROM1响应余下的搜索命令，仅在总线上留下了ROM2。,（6）搜索第四位,主机读完ROM4余下的ROM数据位。这样就完成了第一次搜索，并找到了位于总线上的第一个设备。,（7）搜索其他器件,重复执行第1至第7步，开始新一轮的ROM搜索命令。主机写入1，使ROM4离线，仅在总线上留下ROM1；主机读完ROM1余下的ROM数据，这样就完成了第二次的ROM搜索，找到了第二个ROM代码。重复执行第1至第3步，开始新一轮的ROM搜索命令；主机写入1，这次禁止了ROM1和ROM4响应余下的搜索命令，仅在总线上留下了ROM2和ROM3ROM100110101ROM210101010ROM311110101ROM400010001,8搜索ROM时间,每次搜索ROM操作，主机只能找到某一个单总线器件的ROM代码，所需要的最短时间为：960s+(8+364)61s=13.16ms所以，主机能够在1秒之内读出75个单总线的ROM代码。,利用串口实现1-WIRE通讯,复位,intResetOneWire(void)/definetheresponseoftheone-wiredeviceunsignedcharucResponse;intret;ret=0;/settheUARTBaud:9600,8bits,noparity,1stopBAUT=9600;Comm_Init(COM,BAUT,MODE_NO,N);/initCOM/Transmittingan0 xF0fromuartformstheproperResetpulseComm_Send_Char(COM,0 xF0);/ChecktheUARTbuffer,ifnodevicispresent,thereceivevalue/willequalthetransmitvalue;otherwisethereceivevaluecanvary./Asingleslavedevicerunningatminimuminternaltimingwillchange/theresponseto0 xE0,andthemaximuminternaltimingwillchangethe/theresponseto0 x90ucResponse=Comm_Rec_Char(COM);#if0/TEST_ONEWIREprintf(Resetonewiren);printf(Resetvalue=0 x%xn,ucResponse);#endifif(ucResponse!=0 xF0)ret=1;/devicesonlinearepresentelseret=0;/nodeviceispresent/settheUARTBaud:115200,8bits,noparity,1stopBAUT=115200;Comm_Init(COM,BAUT,MODE_NO,N);/initCOMreturnret;,读一位,intOW_ReadBit(void)unsignedcharucResponse;/transimit0 xFFfirstComm_Send_Char(COM,0 xFF);/readtheUARTbufferucResponse=Comm_Rec_Char(COM);if(ucResponse=0 xff)return1;/1isreadelsereturn0;/0isread,读一个字节,unsignedcharOW_ReadByte(void)/definethereadvalueunsignedcharucResponse;unsignedcharucValue;inti;ucValue=0;for(i=0;i8;i+)/transimit0 xFFfirstComm_Send_Char(COM,0 xFF);/readtheUARTbufferucResponse=Comm_Rec_Char(COM);if(u