麥?zhǔn)迨歉?a target="_blank">嵌入式的，最近項(xiàng)目delay，他和我說(shuō)用UART驅(qū)動(dòng)1-Wire設(shè)備總是出現(xiàn)問(wèn)題，故寫(xiě)此文來(lái)拯救他。

作者之前寫(xiě)過(guò)UART（點(diǎn)我），也寫(xiě)過(guò)1-Wire（點(diǎn)我），本文介紹如何用主機(jī)的UART驅(qū)動(dòng)1-Wire從機(jī)設(shè)備，建議先看看以上兩篇文章，再閱讀本文，效果更佳。

硬件電路

1-Wire結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一根線就可以通信，常見(jiàn)的18B20用的就是1-Wire結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的串口UART（多是TTL電平），如何用單片機(jī)控制通用的1-Wire設(shè)備呢？如果MCU和從設(shè)備的電平不一致如何解決？軟件協(xié)議又是如何控制的呢？本文主要解決這兩個(gè)問(wèn)題。

主機(jī)或從機(jī)將數(shù)據(jù)線拉低到GND表示數(shù)據(jù)0，將數(shù)據(jù)線釋放為高表示數(shù)據(jù)1，高電平由上拉電阻（一般是4.7K）提供。

當(dāng)MCU發(fā)送邏輯1時(shí)，經(jīng)過(guò)反相器，總線呈現(xiàn)邏輯0，邏輯0經(jīng)過(guò)1-WIRE器件的反相器，即會(huì)收到邏輯1；

當(dāng)MCU發(fā)送邏輯0時(shí)，經(jīng)過(guò)反向器，總線呈現(xiàn)邏輯1，邏輯1經(jīng)過(guò)1-WIRE 器件的反相器，即會(huì)收到邏輯0；

當(dāng)1WIRE 器件發(fā)送邏輯1時(shí)，Tx處有NMOS會(huì)導(dǎo)通，總線呈現(xiàn)邏輯0，經(jīng)過(guò)MCU Rx 處的反相器，MCU會(huì)收到邏輯1；

當(dāng)1WIRE器件發(fā)送邏輯0時(shí)，NMOS截止，總線呈現(xiàn)邏輯1，MCU會(huì)收到邏輯0；

主機(jī)端（BUS MASTER）多為MCU，因?yàn)镸CU的TXD不是漏極開(kāi)路，因此通常需要一個(gè)外部漏極開(kāi)路緩沖電路，該電路可以由分立元件構(gòu)成。

用兩個(gè)NMOS管2N7002，原理很簡(jiǎn)單：

TXD輸出高電平時(shí)，左邊的2N7002導(dǎo)通，右邊的截止，DQ被4.7K電阻上拉至Vpullup高電平；

TXD輸出低電平時(shí)，左邊的2N7002截止，右邊的導(dǎo)通，DQ被拉低至低電平0；

用分立器件搭建的緩沖電路

也可以用集成芯片NC7WZ07，如下圖所示，TXD輸出高，DQ=Vpullup，TXD輸出低，DQ=0；

用集成芯片搭建的緩沖電路

解決了硬件電路，我們?cè)賮?lái)看軟件協(xié)議部分，1-Wire的協(xié)議可以分為復(fù)位/應(yīng)答、寫(xiě)0/寫(xiě)1時(shí)隙、讀0/讀1時(shí)隙。

軟件協(xié)議

復(fù)位/應(yīng)答

如下圖，上面部分是1-Wire的復(fù)位/應(yīng)答時(shí)序，下面是UART的時(shí)序。

復(fù)位/應(yīng)答信號(hào)時(shí)序

原理：

主機(jī)以9600的波特率發(fā)送數(shù)據(jù)0XF0，因?yàn)長(zhǎng)SB在前，0XF0=00001111，加上最前面的Start Bit和最后面的Stop Bit，完整的數(shù)據(jù)為：0000011111，代表主機(jī)先發(fā)了5位的0，然后發(fā)了5位的1；9600波特率，一位傳輸時(shí)間是1/9600=104.2us，所以低電平持續(xù)時(shí)間為104.2*5=521us，滿(mǎn)足480~960us復(fù)位總線的時(shí)序要求。

那主機(jī)收到什么數(shù)據(jù)代表從機(jī)應(yīng)答呢？

首先主機(jī)如果發(fā)送F0后收到還是F0，說(shuō)明從機(jī)沒(méi)有應(yīng)答，從機(jī)應(yīng)答總線數(shù)據(jù)會(huì)改變，可以簡(jiǎn)單的判斷收到的數(shù)據(jù)為非F0即代表從機(jī)應(yīng)答。

根據(jù)1-Wire的時(shí)序波形，也可以進(jìn)行推算，從上圖看，Data0~Data3均為0，因?yàn)?-Wire時(shí)序是有一定時(shí)間范圍，并不是固定的脈寬，如TPDH為15~60us，TPDL為60~240us，所以Data4~Data7是有一定的組合，返回0X10（00001000） to 0X90（00001001）都代表從機(jī)應(yīng)答。

寫(xiě)0/寫(xiě)1時(shí)隙

主機(jī)寫(xiě)0就是0X00，也可以加入回讀，回讀值即為寫(xiě)的值。

寫(xiě)0時(shí)隙

寫(xiě)1就是0XFF，回讀值即為寫(xiě)的值。

寫(xiě)1時(shí)隙圖

讀0/讀1時(shí)隙

關(guān)于讀時(shí)隙，可以先看主機(jī)讀1時(shí)，主機(jī)先拉低總線，一般時(shí)間1us左右，UART的Start Bit會(huì)占1/115200=8.7us的脈寬（大于1us），所以從Data0開(kāi)始，后面的數(shù)據(jù)都為1，即讀到的數(shù)據(jù)為11111111（0XFF）代表讀到的是1。

讀1時(shí)隙圖

那讀0也就很簡(jiǎn)單，讀到的數(shù)據(jù)不為0XFF即為0。

讀0時(shí)隙圖

小結(jié)一下

實(shí)際代碼里面的判斷，可以簡(jiǎn)單處理，復(fù)位/應(yīng)答：發(fā)送F0，返回不為F0，即代表從機(jī)應(yīng)答；讀0/讀1時(shí)隙：主機(jī)讀到0XFF即為1，讀到非0XFF即為0；簡(jiǎn)單又可靠，麥?zhǔn)暹€不會(huì)。

今天的文章到這里就結(jié)束了，希望對(duì)你有幫助，我們下一期見(jiàn)。

責(zé)任編輯：haq