探索DS1992/DS1993 1Kb/4Kb Memory iButton的奧秘

在電子設(shè)備日益復(fù)雜的今天，數(shù)據(jù)存儲與傳輸?shù)目煽啃院捅憬菪猿蔀榱?a target="_blank">工程師們關(guān)注的焦點(diǎn)。DS1992/DS1993 1Kb/4Kb Memory iButton作為一種獨(dú)特的數(shù)據(jù)載體，為我們提供了一種高效、可靠的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款產(chǎn)品。

文件下載：DS1992L-F5+.pdf

一、特殊特性與訂購信息

1. 特殊特性

• 不同容量的非易失性存儲器：DS1993擁有4096位的讀寫非易失性存儲器，DS1992則具備1024位的讀寫非易失性存儲器。
• 數(shù)據(jù)完整性保障：256位的暫存器確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕瑖?yán)格的讀寫協(xié)議保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
• 寬溫度范圍：工作溫度范圍從 -40°C 到 +70°C，能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。
• 長數(shù)據(jù)保留時間：數(shù)據(jù)保留時間超過10年，確保數(shù)據(jù)的長期存儲。

2. 訂購信息

DS1992L - F5+ 和 DS1993L - F5+ 均為F5 MicroCan封裝，“+” 表示無鉛/符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

3. 配件示例

包括DS9096P自粘膠墊、DS9101多功能夾子、DS9093RA安裝鎖環(huán)、DS9093F卡扣式鑰匙鏈、DS9092 iButton探頭等，方便用戶進(jìn)行安裝和使用。

二、iButton通用特性

1. 唯一標(biāo)識

每個iButton都有一個獨(dú)特的64位注冊號碼，由8位家族代碼、48位序列號和8位CRC校驗(yàn)碼組成，確保絕對可追溯性。

2. 多節(jié)點(diǎn)控制

支持MicroLAN的多節(jié)點(diǎn)控制，可實(shí)現(xiàn)多個設(shè)備的連接和通信。

3. 數(shù)字識別與信息傳輸

通過瞬間接觸實(shí)現(xiàn)數(shù)字識別和信息傳輸，操作簡單便捷。

4. 數(shù)據(jù)存儲

基于芯片的數(shù)據(jù)載體，能夠緊湊地存儲信息，且數(shù)據(jù)可在附著于物體上時進(jìn)行訪問。

5. 通信方式

以16.3kbps的單數(shù)字信號與總線主設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)高效的通信。

6. 兼容性

標(biāo)準(zhǔn)的16mm直徑和1 - Wire?協(xié)議確保與iButton?家族的兼容性。

7. 耐用性

耐用的不銹鋼外殼刻有注冊號碼，能承受惡劣環(huán)境。

8. 安裝方式

可通過自粘膠背襯輕松粘貼，或通過法蘭鎖定，也可用壓在邊緣的環(huán)固定。

9. 存在檢測

當(dāng)讀取器首次施加電壓時，存在檢測器會進(jìn)行確認(rèn)。

10. 安全標(biāo)準(zhǔn)

符合UL 913第5版（1997 - 02 - 24修訂），適用于I類、1區(qū)、A、B、C和D組危險場所的本質(zhì)安全設(shè)備。

三、DS1992/DS1993詳細(xì)介紹

1. 產(chǎn)品描述

DS1992/DS1993（簡稱DS199x）是堅固的讀寫數(shù)據(jù)載體，可作為本地數(shù)據(jù)庫，只需最少的硬件即可輕松訪問。非易失性存儲器和可選的計時功能為存儲和檢索與附著對象相關(guān)的重要信息提供了簡單的解決方案。數(shù)據(jù)通過1 - Wire協(xié)議進(jìn)行串行傳輸，僅需一根數(shù)據(jù)線和一個接地回路。暫存器作為寫入內(nèi)存時的緩沖區(qū)，先將數(shù)據(jù)寫入暫存器，讀取驗(yàn)證后，通過復(fù)制暫存器命令將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻?nèi)存，確保數(shù)據(jù)修改時的完整性。每個DS199x都有一個工廠激光蝕刻的48位序列號，提供唯一標(biāo)識，保證絕對可追溯性。耐用的MicroCan封裝對灰塵、濕氣和沖擊等環(huán)境危害具有高度抵抗力，其緊湊的硬幣形狀與匹配的插座自動對齊，方便操作人員使用。配件使DS199x可安裝在幾乎任何表面，應(yīng)用包括訪問控制、在制品跟蹤、電子行程單、校準(zhǔn)常數(shù)存儲和借記令牌等。

2. 操作原理

• 數(shù)據(jù)組件：DS199x有三個主要數(shù)據(jù)組件，分別是64位激光蝕刻ROM、256位暫存器和1024位（DS1992）或4096位（DS1993）SRAM。所有數(shù)據(jù)按最低有效位優(yōu)先的順序讀寫。
• ROM功能協(xié)議：在建立ROM功能協(xié)議之前，內(nèi)存功能不可用。主設(shè)備必須先提供四個ROM功能命令之一，即讀取ROM、匹配ROM、搜索ROM或跳過ROM。成功執(zhí)行ROM功能序列后，才能訪問內(nèi)存功能。
• 寄生電源：寄生電源電路在數(shù)據(jù)輸入為高時竊取電源，只要滿足指定的時序和電壓要求，數(shù)據(jù)線就能提供足夠的電源。寄生電源的優(yōu)點(diǎn)有兩個：一是在執(zhí)行1 - Wire ROM功能命令時不消耗電池電量；二是即使電池耗盡，ROM仍可正常讀取。DS1992和DS1993的其余電路僅由電池能量供電。

3. 64位激光蝕刻ROM

每個DS199x包含一個64位的唯一ROM代碼，前8位是1 - Wire家族代碼，接下來48位是唯一序列號，最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼。1 - Wire CRC使用由移位寄存器和異或門組成的多項式生成器生成，多項式為X8 + X5 + X4 + 1。

4. 內(nèi)存結(jié)構(gòu)

• 內(nèi)存映射：內(nèi)存映射包括一個32字節(jié)的暫存器和多個32字節(jié)的內(nèi)存頁。DS1992有0 - 3頁，組成1024位SRAM；DS1993有0 - 15頁，組成4096位SRAM。
• 內(nèi)存功能命令：包括寫暫存器命令（[0Fh]）、讀暫存器命令（[AAh]）、復(fù)制暫存器命令（[55h]）和讀內(nèi)存命令（[F0h]）。這些命令用于對內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸和存儲。

5. 內(nèi)存功能示例

通過具體的示例，詳細(xì)展示了如何向內(nèi)存位置寫入數(shù)據(jù)以及讀取整個內(nèi)存的操作步驟，包括發(fā)送復(fù)位脈沖、發(fā)出ROM命令和內(nèi)存功能命令等。

四、1 - Wire總線系統(tǒng)

1. 系統(tǒng)概述

1 - Wire總線系統(tǒng)有一個總線主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備，DS199x是從設(shè)備。總線主設(shè)備通常是微控制器或PC。對于小型配置，可通過軟件控制單個端口引腳生成1 - Wire通信信號；對于多傳感器網(wǎng)絡(luò)，推薦使用DS2480B 1 - Wire線路驅(qū)動芯片或基于該芯片的串口適配器，以簡化硬件設(shè)計并減輕微處理器的實(shí)時響應(yīng)負(fù)擔(dān)。

2. 硬件配置

1 - Wire總線只有一條線，每個連接到總線的設(shè)備必須具有開漏或三態(tài)輸出。DS199x的1 - Wire端口是開漏的，內(nèi)部電路等效于特定的電路結(jié)構(gòu)。多節(jié)點(diǎn)總線由多個從設(shè)備連接到1 - Wire總線組成，總線最大數(shù)據(jù)速率為16.3kbps，需要一個約5kΩ的上拉電阻。總線空閑狀態(tài)為高，若要暫停事務(wù)，總線必須保持空閑狀態(tài)，否則可能導(dǎo)致設(shè)備復(fù)位。

3. 事務(wù)序列

• 初始化：所有1 - Wire總線事務(wù)都從初始化序列開始，主設(shè)備發(fā)送復(fù)位脈沖，從設(shè)備發(fā)送存在脈沖，表明DS199x在總線上并準(zhǔn)備好操作。
• ROM功能命令：主設(shè)備檢測到存在脈沖后，可發(fā)出四個ROM功能命令之一，包括讀取ROM、匹配ROM、跳過ROM和搜索ROM。不同的命令適用于不同的應(yīng)用場景，如讀取單個設(shè)備的ROM信息、選擇特定設(shè)備或識別總線上的所有設(shè)備。
• 內(nèi)存功能命令：執(zhí)行ROM功能序列后，可發(fā)出內(nèi)存功能命令，對內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作。
• 事務(wù)/數(shù)據(jù)：完成上述步驟后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和處理。

4. 1 - Wire信號

DS199x需要嚴(yán)格的協(xié)議來確保數(shù)據(jù)完整性，協(xié)議包括復(fù)位序列（復(fù)位脈沖和存在脈沖）、寫0、寫1和讀數(shù)據(jù)四種信號類型。主設(shè)備發(fā)起除存在脈沖外的所有信號。初始化序列中，主設(shè)備發(fā)送復(fù)位脈沖，釋放線路后進(jìn)入接收模式，DS199x檢測到上升沿后等待一段時間，然后發(fā)送存在脈沖。

5. 讀寫時間槽

寫和讀時間槽由主設(shè)備驅(qū)動數(shù)據(jù)線低電平啟動，數(shù)據(jù)線下降沿同步DS199x與主設(shè)備。寫時間槽中，延遲電路確定DS199x采樣數(shù)據(jù)線的時間；讀數(shù)據(jù)時間槽中，若傳輸0，延遲電路確定DS199x保持?jǐn)?shù)據(jù)線低電平的時間。

五、物理規(guī)格與電氣特性

1. 物理規(guī)格

• 尺寸：具體尺寸可參考機(jī)械圖紙。
• 重量：F5封裝重3.3克。
• 預(yù)期使用壽命：在 +25°C 下為10年。
• 安全標(biāo)準(zhǔn)：符合UL 913第5版（1997 - 02 - 24修訂），適用于特定危險場所的本質(zhì)安全設(shè)備。

2. 絕對最大額定值

• 電壓范圍：任何引腳相對于地的電壓范圍為 -0.5V 到 +7.0V。
• 工作溫度范圍：-40°C 到 +70°C。
• 存儲溫度范圍：-40°C 到 +70°C。

3. 直流電氣特性

包括1 - Wire上拉電壓、邏輯1和邏輯0的電壓范圍、輸出邏輯低電平和輸入負(fù)載電流等參數(shù)。

4. 電容特性

I/O（1 - Wire）電容在 +25°C 時的典型值為100 - 800pF。

5. 交流電氣特性

包括時間槽、寫1低時間、寫0低時間、讀數(shù)據(jù)有效時間、釋放時間、讀數(shù)據(jù)設(shè)置時間、恢復(fù)時間、復(fù)位高時間、復(fù)位低時間、存在檢測高時間和存在檢測低時間等參數(shù)。

六、總結(jié)

DS1992/DS1993 1Kb/4Kb Memory iButton以其獨(dú)特的特性和豐富的功能，為數(shù)據(jù)存儲和傳輸提供了可靠的解決方案。無論是在工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)還是其他領(lǐng)域，都具有廣泛的應(yīng)用前景。作為電子工程師，我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇和使用這款產(chǎn)品，為項目的成功實(shí)施提供有力支持。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過類似的iButton產(chǎn)品？遇到過哪些問題？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。