如何將1-Wire主機復用到多個通道
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摘要
具有許多1-Wire節點的1-Wire?網絡可能需要專用1-Wire通道。本文討論了一種在網絡中只使用一個1-Wire主機而擁有多個1-Wire通道的方法。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/202308/449535.htm
簡介
1-Wire網絡最初設計用于與單條1-Wire總線上的單個1-Wire主機和多個1-Wire節點進行通信。對于1-Wire網絡，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用器(mux)將星形拓撲分解成許多通道。使用多個通道的優點包括：加快各個1-Wire節點的接入時間，提高網絡的魯棒性，以及在不同通道上混用僅過驅節點和標準/過驅節點。獲得這些優點的同時，仍然只使用了一個1-Wire主機。
布置
將1-Wire網絡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用器的公共信號。多路復用器具有數字通道選擇信號，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節點聯網。這是因為它消除了分支線，并且減少了由1-Wire主機驅動的每通道1-Wire節點數。
檢驗
圖1所示為3.3 V系統，其使用DS2485 1-Wire主機。微控制器同時控制DS2485和要選擇的多路復用器通道。在一個1-Wire網絡中，所用多路復用器能夠處理軌到軌模擬信號至關重要，否則可能發生信號失真，并違反1-Wire節點的VPUP參數要求。多路復用器RON參數也必須盡可能小，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節點可能無法接收到工作所需的電流。
圖1.典型應用電路。
多路復用器(U2)可以具有外部后置上拉電阻（RP4和RP5），以便在開關斷開時為空閑的1-Wire節點供電。如果不這樣做，則每次通道開關接通時，微控制器必須等待該通道上所連節點的最大喚醒時間（通常為2 ms），然后才能開始通信。然而，當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，考慮多路復用器的RON參數的影響很重要。通過選擇較小RON從而避免違反1-Wire節點的最高1-Wire輸入低電平(VIL)參數要求，任何影響都可忽略不計。因此，對于給定的多路復用器后置上拉電阻RP和給定的多路復用器電阻RON，多路復用器后置輸出低電壓表示如下：
表1.適用于1-Wire器件的模擬多路復用器選型指南
產品型號 | 通道 | 電源電壓（最小值）(V) | 電源電壓（最大值） | RON（最大值）(Ω) | 微控制器- | 封裝 |
|
4:1 |
1.8 |
5.5 |
4 |
2 個 GPIO | 10引腳μMAX封裝，10引腳TDFN-EP封裝 |
|
4:1 |
1.6 |
3.6 |
0.8 |
2 個 GPIO | 10引腳μMAX封裝，12引腳TQFN封裝 |
|
8:1 |
2 |
5.5 |
10 |
3 個 GPIO | 16引腳PDIP封裝，16引腳SOIC封裝， |
|
8:1 |
1.8 |
5.5 |
3.5 |
3 個 GPIO | 16引腳TQFN封裝(3 mm × 3 mm)， |
|
8:1 |
1.8 |
3.6 |
1 |
3 個 GPIO | 16引腳TQFN封裝(3 mm × 3 mm)， |
|
16:1 |
1.8 |
3.6 |
8 |
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(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系統都可以使用DS2485 1-Wire主機，因為DS2485的時序、輸入觸發電平和內部上拉電阻都是高度可調的。DS2485還可以設置為高阻抗模式，這在使用外部電阻選項時可能很有幫助。但是，如果系統需要5 V，那么次優選擇是使用DS2484。
最后，在本次檢驗中，一些系統需要混用僅過驅和標準/過驅1-Wire節點器件。如果僅過驅器件和標準/過驅器件位于同一1-Wire總線上，則會出現通信故障。一個簡單解決方案是使用多路復用器，將僅過驅器件放置在與過驅/標準器件不同的通道上。這樣，DS2485在通道選擇之間輕松的切換到過驅動模式或標準模式，以實現正確的通信。
模擬多路復用器選擇
設計人員在選擇模擬多路復用器時會考慮許多要求。這些要求可以是通道數量、接口類型、成本、封裝類型和性能。表1列出了針對1-Wire應用的推薦模擬多路復用器。所有推薦的模擬多路復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。
結論
本文介紹了一種利用推薦列表中的模擬多路復用器來分解星形拓撲1-Wire網絡的方法。與任何電子元件的選擇一樣，支持系統應在所有使用條件下仔細檢查所有器件規格，以確保可靠運行。
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關于ADI公司
Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領先的半導體公司，致力于在現實世界與數字世界之間架起橋梁，以實現智能邊緣領域的突破性創新。ADI提供結合模擬、數字和軟件技術的解決方案，推動數字化工廠、汽車和數字醫療等領域的持續發展，應對氣候變化挑戰，并建立人與世界萬物的可靠互聯。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助力創新者不斷超越一切可能。
關于作者
Stewart擔任應用工程師已逾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/不安全電信設備。他擁有美國紐約賓厄姆頓大學電氣工程學士學位。
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