【導(dǎo)讀】具有許多1-Wire節(jié)點的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1-Wire主機而擁有多個1-Wire通道的方法。
簡介
1-Wire網(wǎng)絡(luò)最初設(shè)計用于與單條1-Wire總線上的單個1-Wire主機和多個1-Wire節(jié)點進行通信。對于1-Wire網(wǎng)絡(luò)，理想的拓撲是包含不重要分支線的線性拓撲。然而，包含長分支線的星形拓撲常常是不可避免的，導(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)將星形拓撲分解成許多通道。使用多個通道的優(yōu)點包括：加快各個1-Wire節(jié)點的接入時間，提高網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，以及在不同通道上混用僅過驅(qū)節(jié)點和標(biāo)準(zhǔn)/過驅(qū)節(jié)點。獲得這些優(yōu)點的同時，仍然只使用了一個1-Wire主機。
布置
將1-Wire網(wǎng)絡(luò)配置為具有多個通道時，通常采用的辦法是將ADI公司的1-Wire主機連接到模擬多路復(fù)用器的公共信號。多路復(fù)用器具有數(shù)字通道選擇信號，可將1-Wire公共信號連接到所需的I/O，后者包含1-Wire節(jié)點器件的一個通道。這種布置可以超越單條1-Wire總線的限制，讓更多1-Wire節(jié)點聯(lián)網(wǎng)。這是因為它消除了分支線，并且減少了由1-Wire主機驅(qū)動的每通道1-Wire節(jié)點數(shù)。
檢驗
圖1所示為3.3 V系統(tǒng)，其使用DS2485 1-Wire主機。微控制器同時控制DS2485和要選擇的多路復(fù)用器通道。在一個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至關(guān)重要，否則可能發(fā)生信號失真，并違反1-Wire節(jié)點的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，則在強上拉事件期間，1-Wire節(jié)點可能無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），以便在開關(guān)斷開時為空閑的1-Wire節(jié)點供電。如果不這樣做，則每次通道開關(guān)接通時，微控制器必須等待該通道上所連節(jié)點的最大喚醒時間（通常為2 ms），然后才能開始通信。然而，當(dāng)在每個通道上使用外部上拉電阻時，在1-Wire主機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。通過選擇較小RON從而避免違反1-Wire節(jié)點的最高1-Wire輸入低電平(VIL)參數(shù)要求，任何影響都可忽略不計。因此，對于給定的多路復(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
*AB_和COM_引腳提供+10 kV ESD保護(HBM)。任意16個AB_引腳可以連接到任一COM_引腳。
此外，考慮所用1-Wire主機的靈活性也很重要。ADI公司建議任何3.3V系統(tǒng)都可以使用DS2485 1-Wire主機，因為DS2485的時序、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時可能很有幫助。但是，如果系統(tǒng)需要5 V，那么次優(yōu)選擇是使用DS2484。
最后，在本次檢驗中，一些系統(tǒng)需要混用僅過驅(qū)和標(biāo)準(zhǔn)/過驅(qū)1-Wire節(jié)點器件。如果僅過驅(qū)器件和標(biāo)準(zhǔn)/過驅(qū)器件位于同一1-Wire總線上，則會出現(xiàn)通信故障。一個簡單解決方案是使用多路復(fù)用器，將僅過驅(qū)器件放置在與過驅(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驅(qū)動模式或標(biāo)準(zhǔn)模式，以實現(xiàn)正確的通信。
模擬多路復(fù)用器選擇
設(shè)計人員在選擇模擬多路復(fù)用器時會考慮許多要求。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，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)用器來分解星形拓撲1-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檢查所有器件規(guī)格，以確保可靠運行。
相關(guān)器件
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)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(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)對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請訪問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。他擁有美國紐約賓厄姆頓大學(xué)電氣工程學(xué)士學(xué)位。
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