3. Интерфейс 1-Wire

1-Wire – разработан фирмой Dallas Semiconductor (ныне MAXIM) в конце 90-х годов.

Этот интерфейс интересен тем, что для двустороннего обмена требуется всего одна линия!

1-Wire (англ. один провод) —для устройств с низкоскоростной передачей данных (обычно 15,4 Кбит/с, максимум 125 Кбит/с в режиме overdrive), в которой данные передаются по цепи питания (то есть всего используются два провода — один для заземления, а второй для питания и данных; в некоторых случаях используют и отдельный провод питания).

Сеть устройств 1-Wire со связанным основным устройством названа «MicroLan», это также торговая марка Dallas Semiconductor.

Обычно используется для того, чтобы связываться с недорогими простыми устройствами, такими как, например, цифровые термометры и измерители параметров внешней среды.

Как происходит обмен информацией по 1-Wire. Основные положения: 0. передача информации возможна только выдачей низкого уровня в линию, т.е. замыканием ее на общий провод. В высокий логический уровень линия вернется сама, из-за наличия подтягивающего резистора. (теперь становится понятно, что наличие внешнего подтягивающего резистора – обязательное условие работы 1-Wire) 1. обмен происходит по инициативе ведущего устройства (обычно — микроконтроллера) 2. обмен информацией начинается с подачи импульса сброса (RESET pulse) на линию 3. 1-wire устройства предусматривают «горячее» подключение (мы ведь втыкаем наши ключи-таблетки в в домофон, верно?) 4. при подключении, 1-wire устройство выдаёт в линию DQ импульс присутствия (PRESENCE pulse). Этот же импульс выдаётся при обнаружении сигнала RESET. (при втыкании ключа в домофон — ключ как-бы говорит ему – «вот он я!») 5. обмен информации ведётся так называемыми тайм-слотами – один слот содержит один бит информации. 6. данные передаются побайтно – бит за битом, начиная с младшего байта. Достоверность данных (проверка отсутствия искажений) гарантируется путем подсчета циклической контрольной суммы (CRC).

Достоинства

Одна из привлекательных характеристик шины — тот факт, что для связи с устройством необходимо лишь два провода: на данные и заземление. Для этого интегральная схема включает конденсатор ёмкостью 800 пФ для питания от линии данных (так называемое питание от паразитного источника).

Другая привлекательная характеристика шины — большое расстояние передачи (до 300 метров, при соблюдении ряда условий - специальный кабель IEEE1394 (Firewire), специальный драйвер сети (активная подтяжка с учетом тока в линии), топология общая шина с единым стволом (не свободная топология)), а также изменяемость конфигурации любой сети 1-Wire в процессе её работы

Реализация

Устройство 1-Wire может находиться как на печатной плате вместе с устройством управления, так и отдельно. Иногда они предназначены лишь для поддержки устройств 1-Wire, но во многих коммерческих приложениях устройство 1-Wire — просто один из чипов, создающих нужное решение. Иногда они присутствуют, например, в аккумуляторных батареях ноутбуков и сотовых телефонов.

Некоторые лабораторные системы и другие системы сбора данных и управляющие системы подключают к устройствам 1-Wire, используя шнуры с модульными разъёмами или с кабелем CAT-5, с устройствами, установленными в разъём, включёнными в небольшую печатную плату, или присоединёнными к исследуемому объекту. В таких системах популярен разъём RJ11 (6P2C или модульные разъёмы 6P4C, обычно используемые для телефонов).

Системы датчиков и приводов могут быть связаны компонентами 1-Wire, каждый из которых включает в себя всё необходимое для функционирования шины 1-Wire. В качестве примера можно привести термометрию, таймеры, датчики напряжений и токов, контролирование батарей, и память. Они могут быть подключены к ПК при помощи преобразователей шины. Последовательные интерфейсы USB, RS-232, и параллельный интерфейс (LPT) являются популярными решениями для соединения MicroLan с ПК. MicroLan также является интерфейсом для микроконтроллеров, таких как Atmel AVR, Parallax BASIC Stamp и семейство Microchip PIC. Однако аппаратной поддержки этой шины, микроконтроллеры (AVR, PIC и другие), как правило не имеют, и работа с шиной реализуется программно, с использованием сторонних библиотек (вроде Arduino и других), либо программист, имея спецификацию, может разработать сам необходимый функционал.

iButton

iButton на связке ключей

Некоторые устройства доступны в небольших корпусах (MicroCAN), которые выглядят как литиевые батарейки для часов или небольшие конденсаторы, в таких упаковках они называются iButton.

iButton (также известна под названиями Dallas Key, Touch Memory) — стандарт механической упаковки, в котором компонент 1-Wire размещается внутри небольшой "таблетки" из нержавеющей стали и подключается к системам шины 1-Wire посредством розеток с контактами, которые касаются "крышки" и "дна" таблетки. Связь может быть полупостоянной с другим типом разъёма; iButton легко вставляется в него и может быть легко удалён.