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如何将1-Wire主机复用到多个通道

2023-08-11 Stewart Merkel,应用工程师 阅读:
具有许多1-Wire节点的1-Wire网络可能需要专用1-Wire通道。本文讨论了一种在网络中只使用一个1-Wire主机而拥有多个1-Wire通道的方法。

摘要

具有许多1-Wire节点的1-Wire®网络可能需要专用1-Wire通道。本文讨论了一种在网络中只使用一个1-Wire主机而拥有多个1-Wire通道的方法。4ysednc

简介

1-Wire网络最初设计用于与单条1-Wire总线上的单个1-Wire主机和多个1-Wire节点进行通信。对于1-Wire网络,理想的拓扑是包含不重要分支线的线性拓扑。然而,包含长分支线的星形拓扑常常是不可避免的,导致确定有效限制的难度加大。解决这些难题的一种方法是利用模拟多路复用器(mux)将星形拓扑分解成许多通道。使用多个通道的优点包括:加快各个1-Wire节点的接入时间,提高网络的鲁棒性,以及在不同通道上混用仅过驱节点和标准/过驱节点。获得这些优点的同时,仍然只使用了一个1-Wire主机。4ysednc

布置

将1-Wire网络配置为具有多个通道时,通常采用的办法是将ADI公司的1-Wire主机连接到模拟多路复用器的公共信号。多路复用器具有数字通道选择信号,可将1-Wire公共信号连接到所需的I/O,后者包含1-Wire节点器件的一个通道。这种布置可以超越单条1-Wire总线的限制,让更多1-Wire节点联网。这是因为它消除了分支线,并且减少了由1-Wire主机驱动的每通道1-Wire节点数。4ysednc

检验

图1所示为3.3 V系统,其使用DS2485 1-Wire主机。微控制器同时控制DS2485和要选择的多路复用器通道。在一个1-Wire网络中,所用多路复用器能够处理轨到轨模拟信号至关重要,否则可能发生信号失真,并违反1-Wire节点的VPUP参数要求。多路复用器RON参数也必须尽可能小,以避免改变DS2485有源上拉阻抗(RAPU)。如果不考虑这一点,则在强上拉事件期间,1-Wire节点可能无法接收到工作所需的电流。4ysednc

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1.典型应用电路。4ysednc

多路复用器(U2)可以具有外部后置上拉电阻(RP4和RP5),以便在开关断开时为空闲的1-Wire节点供电。如果不这样做,则每次通道开关接通时,微控制器必须等待该通道上所连节点的最大唤醒时间(通常为2 ms),然后才能开始通信。然而,当在每个通道上使用外部上拉电阻时,在1-Wire主机引起的下拉事件期间,考虑多路复用器的RON参数的影响很重要。通过选择较小RON从而避免违反1-Wire节点的最高1-Wire输入低电平(VIL)参数要求,任何影响都可忽略不计。因此,对于给定的多路复用器后置上拉电阻RP和给定的多路复用器电阻RON,多路复用器后置输出低电压表示如下:4ysednc

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表1.适用于1-Wire器件的模拟多路复用器选型指南4ysednc

产品型号 通道 电源电压(最小值)(V) 电源电压(最大值)(V) RON(最大值)(Ω) 微控制器-通道选择 封装
MAX4634 4:1 1.8 5.5 4 2 个 GPIO 10引脚µMAX封装,10引脚TDFN-EP封装 (3 mm × 3 mm)
MAX4734 4:1 1.6 3.6 0.8 2 个 GPIO 10引脚µMAX封装,12引脚TQFN封装 (3 mm × 3 mm)
MAX4617 8:1 2 5.5 10 3 个 GPIO 16引脚PDIP封装,16引脚SOIC封装, 16引脚TSSOP封装
MAX4638 8:1 1.8 5.5 3.5 3 个 GPIO 16引脚TQFN封装(3 mm × 3 mm), 16引脚SOIC封装,16引脚TSSOP封装
MAX4781 8:1 1.8 3.6 1 3 个 GPIO 16引脚TQFN封装(3 mm × 3 mm), 16引脚TSSOP封装
MAX14661* 16:1 1.8 3.6 8 I2C/SPI 28引脚TQFN封装(3 mm x 3 mm)

*AB_和COM_引脚提供+10 kV ESD保护(HBM)。任意16个AB_引脚可以连接到任一COM_引脚。4ysednc

此外,考虑所用1-Wire主机的灵活性也很重要。ADI公司建议任何3.3V系统都可以使用DS2485 1-Wire主机,因为DS2485的时序、输入触发电平和内部上拉电阻都是高度可调的。DS2485还可以设置为高阻抗模式,这在使用外部电阻选项时可能很有帮助。但是,如果系统需要5 V,那么次优选择是使用DS24844ysednc

最后,在本次检验中,一些系统需要混用仅过驱和标准/过驱1-Wire节点器件。如果仅过驱器件和标准/过驱器件位于同一1-Wire总线上,则会出现通信故障。一个简单解决方案是使用多路复用器,将仅过驱器件放置在与过驱/标准器件不同的通道上。这样,DS2485在通道选择之间轻松的切换到过驱动模式或标准模式,以实现正确的通信。4ysednc

模拟多路复用器选择

设计人员在选择模拟多路复用器时会考虑许多要求。这些要求可以是通道数量、接口类型、成本、封装类型和性能。表1列出了针对1-Wire应用的推荐模拟多路复用器。所有推荐的模拟多路复用器都能处理轨到轨模拟信号,具有小RON,并提供多种封装类型。控制所选通道的微控制器必须具有备用GPIO引脚。如果微控制器没有任何备用GPIO引脚,可以使用MAX14661或类似器件,并将其连接到DS2485所用的同一I2C总线。4ysednc

结论

本文介绍了一种利用推荐列表中的模拟多路复用器来分解星形拓扑1-Wire网络的方法。与任何电子元件的选择一样,支持系统应在所有使用条件下仔细检查所有器件规格,以确保可靠运行。4ysednc

相关器件

DS2477 具有ChipDNA® PUF保护的DeepCover®安全SHA-3协处理器
DS28E50 具有ChipDNA PUF保护的DeepCover安全SHA-3认证器
DS2465 具有SHA-256协处理器和1-Wire®主机功能的DeepCover安全认证器
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DS2484 具有可调时序和睡眠模式的单通道1-Wire主机
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关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司,致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁,以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案,推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展,应对气候变化挑战,并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2022财年收入超过120亿美元,全球员工2.4万余人。携手全球12.5万家客户,ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息,请访问。4ysednc

关于作者

Stewart担任应用工程师已逾10年。加入ADI公司之前,Stewart在Maxim Integrated工作,专注于嵌入式安全、1-Wire®器件和安全/不安全电信设备。他拥有美国纽约宾厄姆顿大学电气工程学士学位。4ysednc

责编:Franklin
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