单片机1-Wire总线原理与EEPROM读写方法

单片机1-Wire总线原理与EEPROM读写方法单片机1-Wire总线原理与EEPROM读写方法摘要：本文主要介绍了单片机1-Wire总线的原理以及在单片机中使用1-Wire总线进行EEPROM的读写操作方法。1-Wire总线是一种能够同时实现数据和电源传输的串行总线。它能够使用一个数据线实现单片机与多个1-Wire设备连接。因此，1-Wire总线成为嵌入式系统中连接外部设备的一种常见选择。本文详细介绍了1-Wire总线的时序、通信协议以及EEPROM的读写操作方法，以帮助读者更好地理解和应用1-Wire总线。关键词：单片机；1-Wire总线；EEPROM；读写方法1.介绍单片机（Microcontroller）是一种在嵌入式系统中广泛应用的微型计算机，它由中央处理器、存储器、输入输出接口以及时钟等部分组成。单片机通常需要与外部设备进行数据交换，而一种常见的数据交换方式是通过串行总线进行通信。1-Wire总线就是一种串行总线，它具备了数据和电源传输的功能，因此在许多嵌入式系统中被广泛应用。本文将详细介绍1-Wire总线的原理以及在单片机中使用1-Wire总线进行EEPROM的读写操作方法。2.1-Wire总线的原理1-Wire总线是由德州仪器（TexasInstruments）公司于1990年提出的，它能够使用一个数据线实现单片机与多个1-Wire设备的连接，这使得1-Wire总线成为一种简单方便的数据传输解决方案。1-Wire总线的原理如下：2.1物理层1-Wire总线的物理层采用了一种标准的单总线物理连接，即只需要一根线即可进行数据和电源的传输。在连接时，单片机将数据线连接到需要通信的1-Wire设备的DQ引脚上。此外，还需要一个上拉电阻将数据线连接到正电源以保持数据线处于高电平状态。通过对数据线进行逻辑电平的控制和侦听，可以实现数据的传输和电源的供给。2.2时序1-Wire总线通信的时序非常关键，它需要遵守一定的时序规则才能保证正确的数据传输。以下是1-Wire总线通信的基本时序：（1）复位复位是1-Wire总线通信的第一步，也是非常重要的一步。在复位时，单片机需要拉低数据线一段时间（通常为480微秒）并保持这个状态，然后释放数据线以使其恢复到高电平。复位的目的是为了唤醒1-Wire设备并准备好进行通信。（2）写0和写1在1-Wire总线中，数据的写操作是通过拉低数据线一段时间来实现的。写0的时序如下：单片机将数据线拉低，保持一段时间（通常为60微秒），然后释放数据线让其恢复到高电平。写1的时序与写0类似，唯一的区别是将数据线保持高电平的时间变长（通常为60微秒到120微秒之间）。（3）读取在1-Wire总线中，读操作是通过单片机释放数据线并让其回到高电平状态一段时间来实现的。单片机在读取之前需要将数据线拉低并保持一段时间，然后释放数据线。在释放数据线之后，单片机可以检测到1-Wire设备返回的数据并进行处理。3.通信协议1-Wire总线的通信协议是指在1-Wire总线上进行数据传输和收发的规则和约定。1-Wire总线的通信协议主要包括初始化、读操作和写操作三部分。3.1初始化初始化是1-Wire总线通信的第一步，它负责检测和识别连接到1-Wire总线上的设备。初始化的过程如下：（1）复位复位是初始化的第一步，通过给数据线拉低一段时间然后释放，从而唤醒1-Wire设备并准备好进行通信。（2）跳过ROM匹配在一些应用场景中，由于1-Wire设备数量较少，可以直接跳过ROM匹配阶段，直接进入读写操作。（3）搜索ROM编号当有多个设备连接到1-Wire总线时，需要通过搜索ROM编号来准确识别每个设备的地址。搜索ROM编号的过程是通过一系列的读写操作实现的，其中包括读取ROM号、匹配ROM号和完成ROM号匹配阶段。3.2读操作读操作是指单片机从1-Wire设备读取数据的过程。在读操作中，单片机需要发送读取命令给1-Wire设备，并等待其返回数据。读操作的时序如下：（1）发送读取命令单片机通过拉低数据线一段时间然后释放来发送读取命令给1-Wire设备。（2）接收返回数据单片机释放数据线之后，开始等待1-Wire设备返回数据。1-Wire设备将数据线拉低或保持高电平一段时间，以传递读取数据给单片机。3.3写操作写操作是指单片机向1-Wire设备发送数据的过程。在写操作中，单片机需要发送写入命令和数据给1-Wire设备。写操作的时序如下：（1）发送写入命令单片机通过拉低数据线一段时间然后释放，从而发送写入命令给1-Wire设备。（2）发送数据单片机将要写入的数据通过拉低或保持数据线的高电平时间来传递给1-Wire设备。（3）接收应答1-Wire设备接收到数据后会发送一个应答信号给单片机，单片机可以通过检测应答信号来判断写入操作是否成功。4.EEPROM的读写操作方法EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory）是一种非易失性存储器，可以在断电后保持数据。在单片机中使用1-Wire总线进行EEPROM的读写操作方法如下：4.1写操作EEPROM的写操作需要以下步骤：（1）初始化初始化1-Wire总线，识别和选择连接到1-Wire总线上的EEPROM设备。（2）发送写入命令和地址单片机发送写入命令和要写入的地址给EEPROM设备。注意，EEPROM设备的地址是固定的，需要根据实际连接的设备选择正确的地址。（3）发送数据单片机将要写入的数据发送给EEPROM设备。（4）接收应答EEPROM设备接收到数据后会发送一个应答信号给单片机，单片机可以通过检测应答信号来判断写入操作是否成功。4.2读操作EEPROM的读操作需要以下步骤：（1）初始化初始化1-Wire总线，识别和选择连接到1-Wire总线上的EEPROM设备。（2）发送读取命令和地址单片机发送读取命令和要读取的地址给EEPROM设备。（3）接收返回数据EEPROM设备将要读取的数据通过拉低或保持高电平时间来传递给单片机，单片机接收到数据后进行处理。5.结论本文主要介绍了单片机1-Wire总线的原理以及在单片机中使用1-Wire总线进行EEPROM的读写操作方法。1-Wire总线是一种能够同时实现数据和电源传输的串行总线，它使用一个数据线实现单片机与多个1-Wire设备的连接。在1-Wire总线通信中，复位、读取和写入是基本的操作。通过掌握1-Wire总线的时序和通信协议，可以实现与EEPROM设备的数据交换。因此，1-Wire总线成为嵌入式系统中连接外部设备的一种常见选择。参考文献：（1）《1-WireCommunicationsThroughSoftwareandHar