如何將1-Wire主機復用到多個通道

作者：Stewart Merkel，應用工程師時間：2023-08-11 來源：電子產(chǎn)品世界

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摘要

具有許多1-Wire節(jié)點的1-Wire^?網(wǎng)絡可能需要專用1-Wire通道。本文討論了一種在網(wǎng)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://m.butianyuan.cn/article/202308/449535.htm

簡介

1-Wire網(wǎng)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(jié)點進行通信。對于1-Wire網(wǎng)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(yōu)點包括：加快各個1-Wire節(jié)點的接入時間，提高網(wǎng)絡的魯棒性，以及在不同通道上混用僅過驅(qū)節(jié)點和標準/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(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和要選擇的多路復用器通道。在一個1-Wire網(wǎng)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(fā)生信號失真，并違反1-Wire節(jié)點的V_PUP參數(shù)要求。多路復用器R_ON參數(shù)也必須盡可能小，以避免改變DS2485有源上拉阻抗(R_APU)。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(jié)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(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R_ON參數(shù)的影響很重要。通過選擇較小R_ON從而避免違反1-Wire節(jié)點的最高1-Wire輸入低電平(V_IL)參數(shù)要求，任何影響都可忽略不計。因此，對于給定的多路復用器后置上拉電阻R_P和給定的多路復用器電阻R_ON，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(chǎn)品型號

通道

電源電壓（最小值）(V)

電源電壓（最大值）
(V)

R_ON（最大值）(Ω)

微控制器-
通道選擇

封裝

MAX4634

4:1

1.8

5.5

2 個 GPIO

10引腳μMAX封裝，10引腳TDFN-EP封裝
(3 mm × 3 mm)

MAX4734

4:1

1.6

3.6

0.8

2 個 GPIO

10引腳μMAX封裝，12引腳TQFN封裝
(3 mm × 3 mm)

MAX4617

8:1

5.5

3 個 GPIO

16引腳PDIP封裝，16引腳SOIC封裝，
16引腳TSSOP封裝

MAX4638

8:1

1.8

5.5

3.5

3 個 GPIO

16引腳TQFN封裝(3 mm × 3 mm)，
16引腳SOIC封裝，16引腳TSSOP封裝

MAX4781

8:1

1.8

3.6

3 個 GPIO

16引腳TQFN封裝(3 mm × 3 mm)，
16引腳TSSOP封裝

MAX14661*

16:1

1.8

3.6

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(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)和標準/過驅(qū)1-Wire節(jié)點器件。如果僅過驅(qū)器件和標準/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用器，將僅過驅(qū)器件放置在與過驅(qū)/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(qū)動模式或標準模式，以實現(xiàn)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(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R_ON，并提供多種封裝類型?？刂扑x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(wǎng)絡的方法。與任何電子元件的選擇一樣，支持系統(tǒng)應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。

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(xiàn)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(xiàn)智能邊緣領域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結合模擬、數(shù)字和軟件技術的解決方案，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領域的持續(xù)發(fā)展，應對氣候變化挑戰(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。