摘要：DS2411是Dallas Semiconductor公司推出的一種典型的一線式低成本電子識別碼芯片。該器件帶有外部電源輸入引腳，可直接連接到微處理器的一個信號端口來進行高于15.４kbps速率的數(shù)據(jù)通信。文中介紹了DS2411的主要特點和引腳排列，重點給出了DS2411的應用設計方法。
關鍵詞：一線器件；序列碼；電子識別；DS2411
１ 主要特點
ＤＳ２４１１硅序列碼器件是ＭＡＸＩＭ屬下的Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司推出的一種可使用外部電源的低成本電子識別碼芯片。它能用最少的電子接口提供絕對唯一的電子身份標識（例如某種微控制器的一個信號端口引腳）。ＤＳ２４１１的注冊碼已經(jīng)在工廠光刻進了６４ Ｂｉｔ ＲＯＭ，其中包括一個唯一的４８ Ｂｉｔ序列號、一個８ Ｂｉｔ循環(huán)冗余校驗碼ＣＲＣ和一個８ Ｂｉｔ家族碼。數(shù)據(jù)可以通過Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司的一線協(xié)議來進行連續(xù)傳輸。
在典型的一線設備中，要對器件的工作電壓范圍進行擴展，一般必須采用外部電源。而ＤＳ２４１１正是這樣一種帶有電源輸出引腳的硅序列碼芯片。該器件的主要特點如下：
● 唯一的、經(jīng)過工廠激光刻制和檢測的６４ Ｂｉｔ注冊碼芯片(８ Ｂｉｔ家族碼加４８ Ｂｉｔ序列碼加８ Ｂｉｔ ＣＲＣ校驗碼)；保證無重碼；
● 待機電流＜１μＡ；
● 內(nèi)置多點控制器，可在一個一線網(wǎng)絡中使用多個ＤＳ２４１１；
● 可與其它一線產(chǎn)品多點兼容；
● 一線主機可通過８ Ｂｉｔ家族碼來識別連接到總線上的ＤＳ２４１１器件；
● 可直接連接到微處理器的一個信號端口，并以高于１５．４ｋｂｐｓ的速率進行通信?
● 在高速（Ｏｖｅｒｒｉｄｅ）模式時通信速率可提升到１２５ｋｂｐｓ?
● 工作范圍：１．５Ｖ～５．２５Ｖ；－４０℃～＋８５℃。
２ 引腳功能和主要參數(shù)
ＤＳ２４１１采用ＴＳＯＣ、ＳＯＴ２３－３和Ｆｌｉｐ－Ｃｈｉｐ表面貼等封裝形式。圖１是其采用６腳ＴＳＯＣ封裝的引腳排列圖。
ＤＳ２４１１芯片的Ｉ／Ｏ和ＶＣＣ端口到地之間的電壓范圍為－０．５Ｖ～＋６Ｖ，Ｉ／Ｏ和ＶＣＣ的電流最大值均為±２０ｍＡ。芯片的工作溫度范圍為－４０°Ｃ～＋８５°Ｃ，最高結(jié)溫為１５０°Ｃ。
３ DS2411的應用設計
ＤＳ２４１１的注冊碼可通過單數(shù)據(jù)線進行訪問。利用Ｄａｌｌａｓ的一線協(xié)議可以獲得這４８ Ｂｉｔ序列碼、８ Ｂｉｔ家族碼和８ Ｂｉｔ ＣＲＣ碼。１－Ｗｉｒｅ協(xié)議根據(jù)特定時隙中總線的狀態(tài)來工作，這些特定時隙始于總線主機發(fā)出的同步脈沖的下降沿。所有數(shù)據(jù)的讀寫均從最低位開始。從電源ＶＣＣ上電到一線通信開始大約需要１２００μｓ的延時，設備可以利用這段延時來發(fā)送檢測脈沖。
一線總線一般有一個單總線主機以及一個或多個從器件組成。ＤＳ２４１１在任何情況下都是從器件。通?？偩€主機件既可選用一個微控制器，也可選用Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司的專用芯片（如ＤＳ２４８０、 ＤＳ２４９０或ＤＳ１４８１等）。一個一線總線系統(tǒng)一般需要考慮硬件配置、傳輸順序和一線信令（包括信號類型和信號時序）等。
一線總線只有一根Ｉ／Ｏ數(shù)據(jù)線。總線上的每一個設備均會在需要的時間來驅(qū)動 Ｉ／Ｏ。正是由于這一點，接到１－Ｗｉｒｅ總線上的每個從器件的輸出必須為漏極開路或三態(tài)輸出。使用時，如果總線主機沒有雙向引腳，可把兩個單獨的輸出和輸入引腳連在一起來使用。同時在總線的主機端通常需要在總線上接一個上拉電阻，其連接方法如圖２所示。一個多節(jié)點總線一般由一個一線總線和多個附屬從器件組成。一線總線的標準數(shù)據(jù)速率可以達到１５.４ｋｂｐｓ，高速網(wǎng)絡中則可達到１２５ｋｂｐｓ。
一線總線的空閑狀態(tài)為高電平。如果因為某種原因需要使傳輸暫時停止，并在其后使傳輸再次恢復，那么Ｉ／Ｏ應保持高電平。而如果總線電平被拉低，那么總線上的從器件會根據(jù)低電平的持續(xù)時間不同來把低電平當作一個時隙，或當作一個復位脈沖。
（１） 傳輸順序
通過一線總線訪問ＤＳ２４１１時，首先應當進行初始化，然后確定ＲＯＭ功能命令，之后才能讀數(shù)據(jù)。
一線總線上的所有傳輸操作均以初始化序列開始。初始化序列由總線主機發(fā)送的復位脈沖和隨后從器件發(fā)送的一個在線應答脈沖組成。從器件發(fā)出的在線應答脈沖的作用主要是使總線主機能夠知道ＤＳ２４１１已在總線上并已經(jīng)作好操作準備。一旦總線主機檢測到從器件的在線應答脈沖，它將發(fā)出一個讀ＲＯＭ、查詢ＲＯＭ或者過驅(qū)動跳躍ＲＯＭ功能命令。所有功能命令碼的長度均為１ ｂｙｔｅ。
圖3
（２） 工作時序
ＤＳ２４１１需要遵循嚴格的協(xié)議，這樣才能保證數(shù)據(jù)的完整。該協(xié)議中包含了四種類型的１－ｗｉｒｅ信號：由復位脈沖和應答脈沖組成的復位序列、寫０、寫１和讀數(shù)據(jù)信號。除了應答脈沖之外，所有其它信號都由總線主機發(fā)出。ＤＳ２４１１可以采用兩種速率進行通信：標準速率和高速模式。如果沒有明確采用高速模式，ＤＳ２４１１將按照標準速率進行通信。
要把系統(tǒng)從空閑狀態(tài)激活，１－ｗｉｒｅ總線上的線電壓應當從ＶＰＵＰ降至閥值電壓ＶＴＬ以下。而要使系統(tǒng)從激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑狀態(tài)，其１－ｗｉｒｅ總線上的線電壓則應從ＶＩＬＭＡＸ 升至閥值電壓ＶＴＨ以上。系統(tǒng)邏輯電平的確定與ＤＳ２４１１的ＶＩＬＭＡＸ電壓有關，但該電壓并不觸發(fā)任何事件。
圖３給出了啟動一次通信所需要的初始化時序。復位脈沖之后的應答脈沖表示ＤＳ２４１１已經(jīng)準備好接收數(shù)據(jù)，可以發(fā)送正確的ＲＯＭ碼和存儲功能命令。在由多種從器件組成的多點網(wǎng)絡中，復位脈沖為低的時間ｔＲＳＴＬ應足夠長，以保證最慢的１－ｗｉｒｅ從器件能夠確認復位脈沖。如果總線主機在下降沿采用ｓｌｅｗ－ｒａｔｅ控制方式，那么它必須將總線電壓下拉并持續(xù)ｔＲＳＴＬ＋ｔＦ，以對該下降沿進行補償。如果ｔＲＳＴＬ的持續(xù)時間為４８０μｓ或更長，器件將從高速模式恢復為標準速率。如果ＤＳ２４１１處于高速模式且ｔＲＳＴＬ小于８０μｓ，那么器件將繼續(xù)保持高速模式。
總線主機釋放數(shù)據(jù)線并進入接收模式(ＲＸ)后, １－ｗｉｒｅ總線將由上拉電阻拉至ＶＰＵＰ，采用ＤＳ２４８０Ｂ時電平的上拉是由其有源電路來實現(xiàn)的。當總線電壓超過閥值ＶＴＨ以后，ＤＳ２４１１會在等待ｔＰＤＨ之后，通過將總線拉低ｔＰＤＬ來發(fā)出一個應答脈沖。為檢測應答脈沖，主機應在ｔＭＳＰ時刻對１－ｗｉｒｅ總線的邏輯狀態(tài)進行檢測。
ｔＲＳＴＨ 的持續(xù)時間至少應該是ｔＰＤＨＭＡＸ、 ｔＰＤＬＭＡＸ和ｔＲＥＣＭＩＮ之和。一過ｔＲＳＴＨ，ＤＳ２４１１馬上就做好了接收數(shù)據(jù)的準備。在多種從器件組成的多點網(wǎng)絡中，標準速率下ｔＲＳＴＨ的持續(xù)時間至少應為４８０μｓ，高速模式下，ｔＲＳＴＨ的持續(xù)時間至少應為４８μｓ才能適應其它１－ｗｉｒｅ器件 。
與ＤＳ２４１１的數(shù)據(jù)通信是通過一個個時隙完成的，每個時隙只能傳送一位數(shù)據(jù)。圖４所示是其讀寫時隙圖。通過寫時隙可把數(shù)據(jù)從主機傳送給從機，通過讀時隙可把數(shù)據(jù)由從器件傳送給主機。所有通信均以主機拉低數(shù)據(jù)線開始。當１－ｗｉｒｅ數(shù)據(jù)線上的電壓降到閥值ＶＴＬ以下時，ＤＳ２４１１將啟動它內(nèi)部的定時信號發(fā)生器，以決定在寫時隙期間何時對數(shù)據(jù)線進行采樣，同時確定讀時隙期間數(shù)據(jù)保持有效所持續(xù)的時間。
圖4
（３） 主機到從機的數(shù)據(jù)傳輸
對于寫１時隙來說，當寫１為低的時間ｔＷ１ＬＭＡＸ結(jié)束以后，數(shù)據(jù)線上的電壓必須超過閥值ＶＴＨＭＡＸ；對于寫０時隙來說，當寫０為低的時間ｔＷ０ＬＭＩＮ結(jié)束以前，數(shù)據(jù)線上的電壓則必須保持在閥值ＶＴＨＭＩＮ以下；為了最大限度地保證通信的可靠性，數(shù)據(jù)線上的電壓在整個ｔＷ０Ｌ持續(xù)時間內(nèi)不能超過 ＶＩＬＭＡＸ。當數(shù)據(jù)線上電壓超過閥值ＶＴＨＭＡＸ后，ＤＳ２４１１需要一個恢復時間ｔＲＥＣ以便準備下一個時隙。
（４） 從機到主機的數(shù)據(jù)傳輸
讀數(shù)據(jù)時隙的起始部分與寫１時隙類似。在讀信號為低的時間ｔＲＬ結(jié)束以前，數(shù)據(jù)線上的電壓必須保持在 ＶＴＬＭＩＮ 電壓以下。在ｔＲＬ期間，如果應答信號為０，ＤＳ２４１１便開始將數(shù)據(jù)線拉低；終止該下拉和使電壓再次升高的時間可由內(nèi)部定時信號發(fā)生器來確定。而如果應答信號為１，則ＤＳ２４１１就不再需要將數(shù)據(jù)線拉低，總線電壓會在ｔＲＬ結(jié)束后立即開始上升。
主機在數(shù)據(jù)線上執(zhí)行一次讀數(shù)采樣所需的時間（ｔＭＳＲＭＡＸ到ｔＭＳＲＭＩＮ）一方面可由時序中的ｔＲＬ＋（上升時間）決定，另一方面可由ＤＳ２４１１內(nèi)部的定時信號發(fā)生器決定。為了最大限度地保證通信的可靠性，ｔＲＬ的持續(xù)時間在允許的范圍內(nèi)應當盡可能的短一些，同時主機的讀取時間也應盡量靠近ｔＭＳＲＭＡＸ但不能遲于ｔＭＳＲＭＡ。在從數(shù)據(jù)線上讀數(shù)之后，主機還應當?shù)鹊剑簦樱蹋希越Y(jié)束后才開始下一個動作，以保證ＤＳ２４１１有足夠的恢復時間ｔＲＥＣ來準備下一個時隙。
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