摘要：DS2480B是帶有UART主機(jī)接口的1-Wire?主機(jī)(驅(qū)動(dòng)器)。該驅(qū)動(dòng)器專門(mén)為電源傳輸進(jìn)行優(yōu)化，并支持嵌入式應(yīng)用中的高速模式。DS2480B的特性之一在于其具有伸縮速率模式，允許設(shè)計(jì)者以標(biāo)準(zhǔn)速度配置1-Wire時(shí)序。本應(yīng)用筆記闡述了如何確定最佳時(shí)序配置以及如何用Windows?軟件將設(shè)置參數(shù)寫(xiě)入芯片。文章還將DS2480B與上拉電阻的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行比較，詳細(xì)描述見(jiàn)應(yīng)用筆記3829。附錄一描述了如何確定最佳的配置參數(shù)。附錄二則給出了估算DS2480B可以驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)目的算法，這取決于主機(jī)電氣特性以及網(wǎng)絡(luò)電纜的容性負(fù)載。附錄三討論了網(wǎng)絡(luò)過(guò)載的條件。

引言

DS2480B是帶UART主機(jī)接口的1-Wire主機(jī)(驅(qū)動(dòng)器)。該器件針對(duì)電源傳輸進(jìn)行優(yōu)化并支持嵌入式應(yīng)用的高速模式，可以將主機(jī)從生成嚴(yán)格定時(shí)的1-Wire波形這一任務(wù)中解脫出來(lái)。DS2480B采用有源電路，縮短了時(shí)隙結(jié)束時(shí)的恢復(fù)時(shí)間。圖1給出了1-Wire驅(qū)動(dòng)器部分的簡(jiǎn)化電路圖。


圖1. DS2480B 1-Wire驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化電路

當(dāng)1-Wire總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，DS2480B驅(qū)動(dòng)器通過(guò)一個(gè)受控電流源提供上拉。該電流源可被關(guān)閉(下拉期間)，可提供弱上拉電流(下拉及空閑時(shí)IWEAKPU)，或者提供一個(gè)有源上拉(上升沿時(shí)IACTPU)。下拉電路(Q1)的壓擺率可以通過(guò)軟件調(diào)整。Q2表示需要大電流的1-Wire從器件功能(如EEPROM編程或溫度轉(zhuǎn)換)所采用的供電電路。Q2的功能在本應(yīng)用筆記中未討論。

為支持有效的布線配置，需要一個(gè)外部線路終端電阻RT (~100Ω)以盡量減小傳輸線路的影響，如反射、下沖和過(guò)沖。然而，加入RT后會(huì)導(dǎo)致有源上拉在1-Wire總線完全充電之前過(guò)早關(guān)閉。這是因?yàn)镈S2480B檢測(cè)的是其1-Wire引腳的電壓，而非1-Wire網(wǎng)絡(luò)從器件一側(cè)的電壓。當(dāng)1-Wire引腳電壓到達(dá)內(nèi)部門(mén)限值(典型值IACTPU × RT ＝ 15mA × 100Ω = 1.5V)時(shí)，從器件一側(cè)的電壓將低于1-Wire引腳電壓，差值為RT上的壓降。1-Wire引腳電壓超出該門(mén)限值時(shí)定時(shí)器啟動(dòng)，在有源上拉關(guān)閉前定時(shí)必須結(jié)束。但由于定時(shí)器啟動(dòng)早，因此結(jié)束的也早。不過(guò)，在有源上拉關(guān)閉后(關(guān)閉初期)，將繼續(xù)用弱上拉電流IWEAKPU為1-Wire總線充電，直到完全充電。

臨界參數(shù)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可將1-Wire網(wǎng)絡(luò)比作一個(gè)在通信過(guò)程中不斷充放電的有損耗電容。因此，在確定驅(qū)動(dòng)器性能時(shí)，任何影響網(wǎng)絡(luò)充電和放電過(guò)程的因素都是必須考慮的參數(shù)。描述DS2480B驅(qū)動(dòng)器的硬件定義的重要參數(shù)包括：

• 1-Wire弱上拉電流，IWEAKPU
• 1-Wire有源上拉電流，IACTPU
• 有源上拉開(kāi)啟門(mén)限，VIAPO
• 有源上拉定時(shí)器門(mén)限，VIAPYO
• 有源上拉開(kāi)啟時(shí)間， tAPUOT (標(biāo)準(zhǔn)速率時(shí)為2.0μs, 高速模式下為0.5μs)

除tAPUOT以外，以上參數(shù)會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)批次的不同以及工作溫度的不同而發(fā)生一定程度的變化。由于IWEAKPU和IACTPU受相同的物理效應(yīng)影響，因此兩者的變化趨勢(shì)相同。簡(jiǎn)而言之，如果IWEAKPU大于典型值，則IACTPU也會(huì)高于典型值。因此，IWEAKPU和IACTPU的比值幾乎不變。門(mén)限電壓VIAPO和 VIAPYO彼此獨(dú)立，不受上拉電流變化的影響。實(shí)際參數(shù)值見(jiàn)DS2480B數(shù)據(jù)資料。IWEAKPU是在1-Wire引腳有0.4V殘留電壓時(shí)測(cè)量的。數(shù)據(jù)資料中給出的直流參數(shù)ΔVSTRPU和ΔVPROG不適用于只發(fā)生在1-Wire側(cè)上升沿的有源上拉。比較而言，ΔVSTRPU和ΔVPROG指的是強(qiáng)上拉(SPU，為從器件供電)或EPROM編程脈沖時(shí)，VDD與1-Wire或VPP與1-Wire之間的電壓降。

1-Wire主機(jī)時(shí)序配置

DS2480B具有不同于標(biāo)準(zhǔn)速率的伸縮速率模式。這一特別伸縮速率模式允許對(duì)1-Wire時(shí)隙進(jìn)行微調(diào)。復(fù)位/在線檢測(cè)序列的時(shí)間是固定的?？梢酝ㄟ^(guò)寫(xiě)控制寄存器來(lái)設(shè)置的時(shí)序參數(shù)如下：

• 寫(xiě)1低電平時(shí)間(tLOW1)
• 數(shù)據(jù)采樣偏移(tDSO)
• 寫(xiě)0恢復(fù)時(shí)間(tREC0)
• 下降沿壓擺率(DS2480B產(chǎn)生的下降沿)

表1為伸縮速率模式下這些定時(shí)參數(shù)可供選擇的范圍和增量。參數(shù)值編碼和代碼與DS2480B配置命令配合使用。表2給出了伸縮模式下固定(不可變)的參數(shù)以及高速模式下的參數(shù)。

表1. 可變參數(shù)：僅針對(duì)伸縮模式

Description	Symbol	Par. Code	Parameter Value Codes and Values								Units
			000	001	010	011	100	101	110	111
Write 1 Low Time	tLOW1	100	8	9	10	11	12	13	14	15	μs
Data Sample Offset, Write 0 Recovery Time	tDSO, tREC0	101	3	4	5	6	7	8	9	10	μs
Pulldown Slew Rate	—	001	15	2.2	1.65	1.37	1.1	0.83	0.7	0.55	V/μs

表2. 固定參數(shù)：伸縮模式和高速模式

Description	Symbol	Value (μs)	Speed
Write 1 High Time	tHIGH1	49	Flexible
		8	Overdrive
Write 0 Low Time	tLOW0	57	Flexible
		7	Overdrive
Active Pullup On-Time	tAPUOT	2	Flexible
		0.5	Overdrive
Write 1 Low Time	tLOW1	1	Overdrive
Data Sample Offset	tDSO	1	Overdrive
Write 0 Recovery Time	tREC0	3	Overdrive

數(shù)據(jù)采樣偏移和寫(xiě)0恢復(fù)時(shí)間參數(shù)由同一寄存器值控制?？梢赃@樣做是因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)都受1-Wire網(wǎng)絡(luò)充電速度的影響。在達(dá)到邏輯1之前不需對(duì)1-Wire采樣(tDSO功能)。反之，讀時(shí)隙期間對(duì)1-Wire線完全充電所需的等待時(shí)間即可滿足寫(xiě)0時(shí)隙的恢復(fù)時(shí)間(tREC0功能)。

如圖2所示，寫(xiě)1時(shí)隙和讀數(shù)據(jù)時(shí)隙由3部分組成：tLOW1, tDSO和tHIGH1。tLOW1可設(shè)為8μs至15μs。tDSO范圍為3μs至10μs，tHIGH1固定為49μs，寫(xiě)1或讀數(shù)據(jù)時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間可在60μs至74μs之間任意設(shè)置。從1-Wire總線讀數(shù)據(jù)(讀時(shí)隙)時(shí)，在時(shí)隙開(kāi)始后tLOW1 + tDSO時(shí)間內(nèi)進(jìn)行采樣，即采樣從下降沿開(kāi)始后11μs至25μs之間。


圖2. 寫(xiě)1時(shí)隙和讀數(shù)據(jù)時(shí)隙

寫(xiě)0時(shí)隙(圖3)包括兩部分，tLOW0和tREC0。由于tLOW0固定為57μs ，tREC0介于3μs至10μs之間，因此寫(xiě)0時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間為60μs至67μs。根據(jù)DS2480B從主機(jī)UART接收到的數(shù)據(jù)，各時(shí)隙之間有足夠的空閑時(shí)間。


圖3. 寫(xiě)0時(shí)隙

1-Wire從器件響應(yīng)時(shí)序的時(shí)間取決于三個(gè)因素：主機(jī)下拉下降沿的壓擺率；從器件的電氣特性；主機(jī)和從器件之間的物理距離。在伸縮模式下，壓擺率可以調(diào)節(jié)，上限為15V/μs，下限為0.55V/μs。但是，若壓擺率設(shè)置的較低，則當(dāng)tLOW1設(shè)置的較短時(shí)會(huì)起沖突。多次測(cè)試表明，1.37V/μs是一個(gè)較為理想的壓擺率，適合幾乎所有帶或不帶線路終端的應(yīng)用。盡量避免設(shè)置到最快壓擺率(15V/μs)，除非線路連接有接適當(dāng)?shù)亩私?。無(wú)端接時(shí)可能會(huì)有明顯的振鈴，特別是當(dāng)DS2480B驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)電纜時(shí)。

怎樣更改設(shè)置

如附錄A “選擇配置參數(shù)值” 所示，采用如下配置：tLOW1 = 8μs，tDSO = 9μs，時(shí)序周期為66μs時(shí)可獲得較佳性能。

可以下載(ZIP)一個(gè)可執(zhí)行的Windows應(yīng)用程序tmline.exe用于設(shè)置。必須先將該文件從ZIP文件夾中解壓縮，然后移到Windows桌面。雙擊其圖標(biāo)運(yùn)行程序，或右擊該圖標(biāo)并選擇"打開(kāi)" 。程序會(huì)打開(kāi)一個(gè)類(lèi)似DOS的窗口，并執(zhí)行以下幾項(xiàng)任務(wù)：自檢；檢測(cè)底層驅(qū)動(dòng)軟件版本；顯示Pulldown Slew Rate、Write 1 Low Time、Data Sample Offset/Write 0 Recovery Time的默認(rèn)設(shè)置。如果tmline程序啟動(dòng)時(shí)1-Wire應(yīng)用軟件已經(jīng)運(yùn)行，則顯示當(dāng)前設(shè)置。

Current (STANDARD) 1-Wire line settings:
 PDSR  = 1.37 V/us
 W1LT  = 8 us
 DSOW0 = 6 us

tmline程序要求用戶輸入的第一個(gè)參數(shù)為Pulldown Slew Rate。輸入的數(shù)值為參數(shù)值代碼，如表A所示。輸入0至7表示選擇新的值；輸入8表示不改變?cè)O(shè)置退出程序。所有其他輸入將被忽略。

Select the PDSR (pulldown slew rate):
 0) 15 V/us
 1) 2.20 V/us
 2) 1.65 V/us
 3) 1.37 V/us
 4) 1.10 V/us
 5) 0.83 V/us
 6) 0.70 V/us
 7) 0.55 V/us
 8) EXIT

Enter number: 3

(例如用戶輸入：3)

輸入有效數(shù)值后，下一個(gè)需要指定的參數(shù)為Write 1 Low Time。

Select the W1LT (write-1 low time):
 0) 8 us
 1) 9 us
 2) 10 us
 3) 11 us
 4) 12 us
 5) 13 us
 6) 14 us
 7) 15 us
 8) EXIT

Enter number: 0

(例如用戶輸入：0)

輸入新的Write 1 Low Time后，用戶輸入最后一個(gè)的參數(shù)為Data Sample Offset/Write 0 Recovery Time。

Select the DSO/WOR (data sample offset/write 0 recovery):
 0) 3 us
 1) 4 us
 2) 5 us
 3) 6 us
 4) 7 us
 5) 8 us
 6) 9 us
 7) 10 us
 8) EXIT

Enter number: 6

(例如用戶輸入：6)

輸入有效數(shù)值后，tmline向端口適配器中的DS2480B寫(xiě)入一組新的參數(shù)。然后循環(huán)顯示新的設(shè)置作為當(dāng)前值，并請(qǐng)求輸入一個(gè)新的下降沿?cái)[率。輸入"8"退出程序。1-Wire應(yīng)用軟件運(yùn)行期間，新設(shè)置始終有效。

多從器件1-Wire網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時(shí)間

標(biāo)準(zhǔn)速率模式

對(duì)于單從機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在標(biāo)準(zhǔn)速度模式下，1-Wire從器件數(shù)據(jù)資料中通常規(guī)定采用2.2kΩ上拉電阻和2.8V最低上拉電壓時(shí)最小恢復(fù)時(shí)間為5μs。Maxim的應(yīng)用筆記3829：確定多從機(jī)1-Wire網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時(shí)間，描述了在四種不同溫度、兩種不同電壓的條件下如何確定多從器件1-Wire網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時(shí)間。由于DS2480B是一個(gè)5V器件，因此可以參照應(yīng)用筆記3829中有關(guān)工作電壓等于或大于4.5V時(shí)恢復(fù)時(shí)間的相關(guān)描述。溫度高于或等于-5°C時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)速率下的恢復(fù)時(shí)間規(guī)定為2 × N + 1μs (N為從器件個(gè)數(shù))。因此，一個(gè)從器件的恢復(fù)時(shí)間為3μs，兩個(gè)從器件為5μs，3個(gè)從器件為7μs ，4個(gè)從器件為9μs。

因此，根據(jù)附錄B中最差情況(1.5mA IWEAKPU，9mA IACTPU)計(jì)算，并且參考“四個(gè)從器件的9μs恢復(fù)時(shí)間”這一配置為參考，可以得知DS2480B至少可以處理31個(gè)從器件。因此，標(biāo)準(zhǔn)速度下DS2480B驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度至少為2.2kΩ有源上拉電阻的8倍。

高速模式

對(duì)于單從機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在高速模式下，1-Wire從器件數(shù)據(jù)資料通常通常規(guī)定采用2.2kΩ上拉電阻和2.8V最低上拉電壓時(shí)最小恢復(fù)時(shí)間為2μs。根據(jù)上文提及的應(yīng)用筆記3829，溫度高于等于-5°C時(shí)，高速模式下的恢復(fù)時(shí)間為1.37 × N + 0.5μs (N為從器件個(gè)數(shù))。因此，一個(gè)從器件的恢復(fù)時(shí)間為1.87μs，兩個(gè)從器件為3.24μs，三個(gè)從器件為4.61μs，四個(gè)從器件為5.98μs。

因此，以"兩個(gè)從器件的恢復(fù)時(shí)間為3.24μs"為參考，并按比例縮減為1.8個(gè)從器件的恢復(fù)時(shí)間為3μs，然后在高速模式下，按最壞情況執(zhí)行同樣的計(jì)算，可以得出DS2480B至少可以處理9個(gè)從器件。因此，高速模式下DS2480B驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度至少為2.2kΩ有源上拉電阻的5倍。

• VIAPYO通常大于按最差情況計(jì)算時(shí)的假定值。
• 只要電壓升高至足以被認(rèn)為是時(shí)隙結(jié)束，則從器件允許不完全再充電。
• DS2480B的VIH1也許低于數(shù)據(jù)資料中規(guī)定的最小值。

然而，通信的可靠性將受到了影響，由此導(dǎo)致的重試將使響應(yīng)速度降低，吞吐量減小。

總結(jié)

1 - Wire網(wǎng)絡(luò)的可靠性同時(shí)取決于主機(jī)(驅(qū)動(dòng)器)和從器件。運(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)速度時(shí)，DS2480B 1-Wire驅(qū)動(dòng)器采用伸縮速率并設(shè)置tLOW1 ＝ 8μs、tDSO = tREC0 = 9μs時(shí)，可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性能。1.37V/μs的壓擺率是一個(gè)較理想的設(shè)置。此時(shí)1-Wire從器件速率范圍為15μs至54μs。只有一個(gè)從器件并且時(shí)基低于54μs時(shí)，系統(tǒng)將無(wú)法工作。下降沿?cái)[率變?yōu)?.65V/μs或2.2V/μs，會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)中“臨界”從器件正常工作的機(jī)會(huì)。為了適應(yīng)那些速度較慢的1-Wire從器件(例如，60μs)，必須將tHIGH1和tLOW0延長(zhǎng)6μs，分別變?yōu)?5μs和63μs。然而，當(dāng)前版本的DS2480B尚不支持該功能。

以采用1-Wire驅(qū)動(dòng)器的免費(fèi)Windows軟件OneWireViewer為例。標(biāo)準(zhǔn)速率下，OneWireViewer軟件默認(rèn)tLOW1 = 8μs、tDSO = 6μs、壓擺率1.37V/μs。如上所述，將有必要將tDSO增加至9μs，OneWireViewer 4.01和更高版本將tDSO默認(rèn)值改為9μs，從而適應(yīng)本應(yīng)用筆記的推薦值。tLOW1和壓擺率的默認(rèn)值分別保持為8μs和1.37V/μs。

DS2480B是強(qiáng)上拉1-Wire驅(qū)動(dòng)器。相比采用2.2kΩ上拉電阻的電路而言，標(biāo)準(zhǔn)速度和高速模式下DS2480B的驅(qū)動(dòng)能力至少為該電路的8倍和5倍。

附錄A

選擇配置參數(shù)值

寫(xiě)1和讀數(shù)據(jù)時(shí)隙由tLOW1、tDSO和 tHIGH1三部分組成，有64種組合，如表3所示。tDSO越長(zhǎng)(寫(xiě)0時(shí)隙時(shí)為tREC0)，網(wǎng)絡(luò)再充電(恢復(fù))需要的時(shí)間越長(zhǎng)。然而， tLOW1和tDSO設(shè)為最大值時(shí)，采樣時(shí)間點(diǎn)會(huì)推遲至?xí)r隙開(kāi)始25μs后才開(kāi)始采樣。采樣點(diǎn)也就是DS2480B讀1-Wire總線的時(shí)間點(diǎn)。

表3. 時(shí)隙周期與tLOW1和tDSO的對(duì)應(yīng)關(guān)系

tLOW1 (μs)	tDSO (μs)
	3	4	5	6	7	8	9	10
8	60	61	62	63	64	65	66	67
9	61	62	63	64	65	66	67	68
10	62	63	64	65	66	67	68	69
11	63	64	65	66	67	68	69	70
12	64	65	66	67	68	69	70	71
13	65	66	67	68	69	70	71	72
14	66	67	68	69	70	71	72	73
15	67	68	69	70	71	72	73	74

1-Wire從器件的內(nèi)部時(shí)基變化范圍為15μs至60μs。因此，從器件發(fā)出信號(hào)0做為響應(yīng)時(shí)，可以在時(shí)隙開(kāi)始15μs后，停止總線拉低。壓擺率設(shè)為1.37V/μs (標(biāo)稱值)時(shí)，從器件響應(yīng)時(shí)隙，并在電壓達(dá)到2.2V左右或tLOW1大約2μs后啟動(dòng)其定時(shí)器。為確保在這樣快的從器件時(shí)仍然可以讀到信號(hào)0，采樣時(shí)間點(diǎn)不得晚于時(shí)隙開(kāi)始后2 + 15 =17μs。所有周期不超過(guò)66μs的時(shí)序都符合這一條件。另一個(gè)從器件可能響應(yīng)時(shí)隙，并在電壓達(dá)到大約0.8V或tLOW1大約3μs后啟動(dòng)其定時(shí)器，并在60μs后停止拉低總線。在這種情況下，1-Wire總線可以在時(shí)隙開(kāi)始后63μs開(kāi)始充電。為了能將恢復(fù)時(shí)間設(shè)為最小值3μs，時(shí)序周期應(yīng)取最小值66μs?？焖俚膲簲[率可使這一時(shí)間點(diǎn)與從器件開(kāi)啟定時(shí)器的時(shí)間點(diǎn)更加靠近。這可以稍微改善恢復(fù)時(shí)間，但若驅(qū)動(dòng)器未接線路終端，這樣做也增加了振鈴。

如果寫(xiě)1和讀數(shù)據(jù)時(shí)隙周期不為66μs會(huì)發(fā)生什么？快速1-Wire從器件支持較短的時(shí)序周期。但是，時(shí)隙周期每減小1μs，最慢的從器件的響應(yīng)時(shí)間必須快1μs。在時(shí)隙周期為60μs的極限條件下，網(wǎng)絡(luò)中能正常工作的最慢的從器件不能低于54μs。慢較的1-Wire從器件允許時(shí)隙周期超過(guò)66μs。然而，時(shí)隙周期每增加1μs，速度最快的從器件必須慢1μs以保持其在網(wǎng)絡(luò)中的可讀性。在時(shí)隙周期為74μs的極限條件下，網(wǎng)絡(luò)中能正常工作的最快的從器件不能高于23μs。隨機(jī)選擇的1-Wire從器件中不滿足上述最后一個(gè)條件的概率很低。因此，時(shí)隙周期小于64μs或大于68μs時(shí)可靠性較差。多數(shù)1-Wire從器件的速度大約為15μs到60μs這一范圍的中心值，低于54μs的器件比較罕見(jiàn)。

由于選擇的tDSO值也適用于寫(xiě)0時(shí)隙時(shí)再充電的tREC0，因此tREC0應(yīng)盡可能設(shè)為最大值。該值取最大值決定了tLOW1 = 8μs和tDSO = 9μs時(shí)器件性能較佳(表3中的高亮部分)。再?gòu)膹钠骷慕嵌葋?lái)分析寫(xiě)0時(shí)隙，從器件在tLOW0大約3μs后啟動(dòng)定時(shí)器并在60μs后讀數(shù)據(jù)(采樣)。由于時(shí)隙開(kāi)始57μs之后tLOW0結(jié)束，因此6μs后從器件開(kāi)始采樣，此時(shí)tREC0幾乎結(jié)束。為了保證從器件不錯(cuò)過(guò)寫(xiě)0時(shí)隙的最后一閣采樣點(diǎn)，其時(shí)基絕不能低于54μs。該要求也保證了讀0時(shí)隙的最短恢復(fù)時(shí)間和寫(xiě)0時(shí)隙一樣，即9μs。

附錄B

DS2480B可以驅(qū)動(dòng)多少個(gè)從器件？

這一問(wèn)題并不能簡(jiǎn)單的回答。1-Wire從器件與理想電容器還是有些區(qū)別。不過(guò)，可以用一個(gè)電容模型來(lái)描述其工作情況，電壓低于某一固定值時(shí)該電容模型呈現(xiàn)低容值，電壓大于該值時(shí)該電容模型呈現(xiàn)高容值。大電容值相當(dāng)于寄生電源電容，用于從器件的再充電過(guò)程。

為加快充電過(guò)程，DS2480B用2級(jí)電流源代替電阻。開(kāi)始時(shí)先用小電流IWEAKPU充電，然后再采用較大電流IACTPU充電。圖4中上升沿詳細(xì)描述了這一過(guò)程。


圖4. 上升沿

在t1時(shí)刻，下拉(主機(jī)或從器件)結(jié)束且弱上拉電流開(kāi)始對(duì)1-Wire總線充電?？偩€上的負(fù)載和DS2480B的IWEAKPU值決定了上升斜率。在t2時(shí)刻，總線電壓超過(guò)門(mén)限電壓VIAPO。此時(shí)DS2480B充電電流切換到相對(duì)較大的電流IACTPU。因此，1-Wire總線電壓開(kāi)始快速上升。當(dāng)t3時(shí)刻電壓超過(guò)門(mén)限VIAPYO時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，使IACTPU繼續(xù)保持2μs (tAPUOT，伸縮模式)或0.5μs (高速模式)。定時(shí)結(jié)束后，IWEAKPU繼續(xù)為1-Wire總線供電，直到DS2480B啟動(dòng)下一個(gè)時(shí)序或通訊周期。

采用恒定電流源對(duì)電容充電可以使用下面的公式進(jìn)行描述：

V(t) = ICHARGE × t / C(等式1)

設(shè)定V(t) = VIAPO，令I(lǐng)WEAKPU等于ICHARGE，可以從等式(1)中得到到達(dá)門(mén)限值VIAPO的時(shí)間t2等于：

t2 = C × VIAPO / IWEAKPU(等式2)

t2時(shí)，充電電流從IWEAKPU變?yōu)镮ACTPU，并持續(xù)充電使電壓由VIAPO達(dá)到并超過(guò)VIAPYO。將等式2展開(kāi)可推導(dǎo)出充電至VIAPRO的時(shí)間t3等于：

t3 = C × [(VIAPTO - VIAPO) / IACTPU + VIAPO / IWEAKPU](等式3)

估算DS2480B可以驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)目時(shí)，有必要將再充電過(guò)程分為三個(gè)階段，并對(duì)每階段進(jìn)行單獨(dú)分析。

Phase 1	Recharge from 0 to 3.6V, the lowest VIAPTO. The end of this phase approximately coincides with the beginning of the slave's recharge. The slave's low capacitance applies.
Phase 2	Recharge continues with IACTPU until tAPUOT expires. The slave's high capacitance applies.
Phase 3	Recharge continues with IWEAKPU until the next time slot begins. The slave's high capacitance applies.

估算DS2480B可以驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)目時(shí)，有必要將再充電過(guò)程分為三個(gè)階段，并對(duì)每階段進(jìn)行單獨(dú)分析。 充電周期第1階段用等式3計(jì)算。第2階段用等式1計(jì)算，令I(lǐng)CHARGE等于IACTPU，t等于tAPUOT。這樣可以得到在剩余時(shí)間內(nèi)IACTPU繼續(xù)充電所引起的電壓增量。對(duì)于第三階段，計(jì)算充電剩余時(shí)間，并用等式1確定IWEAKPU引起的額外電壓變化。在給定從器件數(shù)目條件下，如果第2階段和第3階段時(shí)VIAPYO的電壓變化導(dǎo)致其高于或等于工作電壓，則器件完成了完全充電。能夠滿足這一條件的最大從器件數(shù)就是所期望的結(jié)果。這種算法可以用電子表格來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中從器件數(shù)目做為變量。

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算后，可得到伸縮模式下可驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)目是31。注意，該數(shù)字是一個(gè)保守的估計(jì)。實(shí)際可驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)目要更多。表4列出了計(jì)算時(shí)用到的輸入?yún)?shù)值。

表4. 伸縮模式下計(jì)算可驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)目時(shí)用到的參數(shù)值

Parameter	Value	Comment
Operating voltage	5V	Nominal value
Slave low capacitance	50pF	High estimate, actual value could be lower
Slave high capacitance	600pF	Typical value
VIAPO threshold	1V	Typical value
Phase 1 threshold	3.6V	Lowest VIAPTO specification value
Weak pullup current	1.5mA	Lowest IWEAKPU specification value
Active pullup current	9mA	Lowest IACTPU specification value
Active current continuation	2μs	The continuation timer starts at VIAPTO
Recovery time	9μs	tRECO

相同條件下，高速模式可算出可驅(qū)動(dòng)9個(gè)從器件。考慮電纜電容時(shí)，必須確認(rèn)第1階段的持續(xù)時(shí)間不超過(guò)1μs。同樣，該數(shù)字也是一個(gè)保守的估計(jì)。實(shí)際可驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)目要更多。表5列出了計(jì)算時(shí)用到的參數(shù)值。

表5. 高速模式下計(jì)算可驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)目時(shí)用到的參數(shù)值

Parameter	Value	Comment
Operating voltage	5V	Nominal value
Slave low capacitance	50pF	High estimate, actual value could be lower
Slave high capacitance	600pF	Typical value
VIAPO threshold	1V	Typical value
Phase 1 threshold	3.6V	Lowest VIAPTO specification value
Weak pullup current	1.5mA	Lowest IWEAKPU specification value
Active pullup current	9mA	Lowest IACTPU specification value
Active current continuation	0.5μs	The continuation timer starts at VIAPTO
Recovery time	3μs	tRECO

注意，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定從器件開(kāi)始再充電的時(shí)間與電壓到達(dá)VIAPYO的時(shí)間重合。實(shí)際再充電可能開(kāi)始的早一些或遲一些，與數(shù)據(jù)流成動(dòng)態(tài)變化。再充電開(kāi)始的越早，到達(dá)VIAPYO越晚，以補(bǔ)償額外充電所需的能量。如果再充電開(kāi)始較晚，充電需要的能量較少；第1階段的持續(xù)時(shí)間越短，第3階段補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間就越長(zhǎng)。

注意，這些計(jì)算不考慮連接主機(jī)和從器件的電纜的電容。如需得出采用某一特定的電纜可以支持多少?gòu)钠骷扔?jì)算出電纜電容，并在計(jì)算第1階段持續(xù)時(shí)間以及第2和第3階段電壓變化量時(shí)將其計(jì)入從器件總電容。

附錄C

網(wǎng)絡(luò)過(guò)載條件

1-Wire總線有兩種類(lèi)型的過(guò)載，容性過(guò)載和直流過(guò)載。電容過(guò)載表現(xiàn)為恢復(fù)時(shí)間不足。它通常表現(xiàn)為寫(xiě)0時(shí)隙末尾的一個(gè)毛刺，即再充電未完成時(shí)就開(kāi)始下一個(gè)時(shí)序。如果遵從本應(yīng)用筆記中的建議進(jìn)行設(shè)置和加載，不大可能發(fā)生電容過(guò)載。

如果1-Wire和GND之間接一個(gè)阻值約為3kΩ的電阻，則會(huì)發(fā)生直流過(guò)載。額外的“漏電流”導(dǎo)致恢復(fù)時(shí)間內(nèi)1-Wire電壓跌至低于驅(qū)動(dòng)器的電源電壓。如果出現(xiàn)這種情況，將在上升沿出現(xiàn)直流過(guò)載，如圖5所示。1-Wire電壓升至VDD后，一旦IACTPU結(jié)束，1-Wire電壓將降至較低的電壓。


圖5. 上升沿DC過(guò)載