1-Wire網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節點進行通信。對于1-Wire網絡,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。使用多個通道的優點包括:加快各個1-Wire節點的接入時間,提高網絡的魯棒性,以及在不同通道上混用僅過驅節點和標準/過驅節點。獲得這些優點的同時,仍然只使用了一個1-Wire主機。
布置
將1-Wire網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節點聯網。這是因為它消除了分支線,并且減少了由1-Wire主機驅動的每通道1-Wire節點數。
檢驗
圖1所示為3.3 V系統,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,否則可能發生信號失真,并違反1-Wire節點的VPUP參數要求。多路復用器RON參數也必須盡可能小,以避免改變DS2485有源上拉阻抗(RAPU)。如果不考慮這一點,則在強上拉事件期間,1-Wire節點可能無法接收到工作所需的電流。
圖1. 典型應用電路。
表1. 適用于1-Wire器件的模擬多路復用器選型指南
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RON參數的影響很重要。通過選擇較小RON從而避免違反1-Wire節點的最高1-Wire輸入低電平(VIL)參數要求,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RP和給定的多路復用器電阻RON,多路復用器后置輸出低電壓表示如下:
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系統都可以使用DS2485 1-Wire主機,因為DS2485的時序、輸入觸發電平和內部上拉電阻都是高度可調的。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,如果系統需要5 V,那么次優選擇是使用 DS2484。
最后,在本次檢驗中,一些系統需要混用僅過驅和標準/過驅1-Wire節點器件。如果僅過驅器件和標準/過驅器件位于同一1-Wire總線上,則會出現通信故障。一個簡單解決方案是使用多路復用器,將僅過驅器件放置在與過驅/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動模式或標準模式,以實現正確的通信。
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RON,并提供多種封裝類型。控制所選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網絡的方法。與任何電子元件的選擇一樣,支持系統應在所有使用條件下仔細檢查所有器件規格,以確保可靠運行。
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亞德諾
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原文標題:如何將1-Wire主機復用到多個通道?
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