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为什么UART驱动1-Wire设备总是出现问题?

2020-10-23 17:13 次阅读

 麦叔是搞嵌入式的,最近项目delay,他和我说用UART驱动1-Wire设备总是出现问题,故写此文来拯救他。

作者之前写过UART(点我),也写过1-Wire(点我),本文介绍如何用主机的UART驱动1-Wire从机设备,建议先看看以上两篇文章,再阅读本文,效果更佳。

硬件电路

1-Wire结构简单,一根线就可以通信,常见的18B20用的就是1-Wire结构。单片机的串口UART(多是TTL电平),如何用单片机控制通用的1-Wire设备呢?如果MCU和从设备的电平不一致如何解决?软件协议又是如何控制的呢?本文主要解决这两个问题。

主机或从机将数据线拉低到GND表示数据0,将数据线释放为高表示数据1,高电平由上拉电阻(一般是4.7K)提供。

当MCU发送逻辑1时,经过反相器,总线呈现逻辑0,逻辑0经过1-WIRE器件的反相器,即会收到逻辑1;

当MCU发送逻辑0时,经过反向器,总线呈现逻辑1,逻辑1经过1-WIRE 器件的反相器,即会收到逻辑0;

当1WIRE 器件发送逻辑1时,Tx处有NMOS会导通,总线呈现逻辑0,经过MCU Rx 处的反相器,MCU会收到逻辑1;

当1WIRE器件发送逻辑0时,NMOS截止,总线呈现逻辑1,MCU会收到逻辑0;

主机端(BUS MASTER)多为MCU,因为MCU的TXD不是漏极开路,因此通常需要一个外部漏极开路缓冲电路,该电路可以由分立元件构成。

用两个NMOS管2N7002,原理很简单:

TXD输出高电平时,左边的2N7002导通,右边的截止,DQ被4.7K电阻上拉至Vpullup高电平;

TXD输出低电平时,左边的2N7002截止,右边的导通,DQ被拉低至低电平0;

用分立器件搭建的缓冲电路

也可以用集成芯片NC7WZ07,如下图所示,TXD输出高,DQ=Vpullup,TXD输出低,DQ=0;

用集成芯片搭建的缓冲电路

解决了硬件电路,我们再来看软件协议部分,1-Wire的协议可以分为复位/应答、写0/写1时隙、读0/读1时隙。

软件协议

复位/应答

如下图,上面部分是1-Wire的复位/应答时序,下面是UART的时序。

复位/应答信号时序

原理:

主机以9600的波特率发送数据0XF0,因为LSB在前,0XF0=00001111,加上最前面的Start Bit和最后面的Stop Bit,完整的数据为:0000011111,代表主机先发了5位的0,然后发了5位的1;9600波特率,一位传输时间是1/9600=104.2us,所以低电平持续时间为104.2*5=521us,满足480~960us复位总线的时序要求。

那主机收到什么数据代表从机应答呢?

首先主机如果发送F0后收到还是F0,说明从机没有应答,从机应答总线数据会改变,可以简单的判断收到的数据为非F0即代表从机应答。

根据1-Wire的时序波形,也可以进行推算,从上图看,Data0~Data3均为0,因为1-Wire时序是有一定时间范围,并不是固定的脉宽,如TPDH为15~60us,TPDL为60~240us,所以Data4~Data7是有一定的组合,返回0X10(00001000) to 0X90(00001001)都代表从机应答。

写0/写1时隙

主机写0就是0X00,也可以加入回读,回读值即为写的值。

写0时隙

写1就是0XFF,回读值即为写的值。

写1时隙图

读0/读1时隙

关于读时隙,可以先看主机读1时,主机先拉低总线,一般时间1us左右,UART的Start Bit会占1/115200=8.7us的脉宽(大于1us),所以从Data0开始,后面的数据都为1,即读到的数据为11111111(0XFF)代表读到的是1。

读1时隙图

那读0也就很简单,读到的数据不为0XFF即为0。

读0时隙图

小结一下

实际代码里面的判断,可以简单处理,复位/应答:发送F0,返回不为F0,即代表从机应答;读0/读1时隙:主机读到0XFF即为1,读到非0XFF即为0;简单又可靠,麦叔还不会。

今天的文章到这里就结束了,希望对你有帮助,我们下一期见。

责任编辑:haq

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NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

4A提供了极大的灵活性,可以进行设计优化。该部件能够优化尺寸与效率之间的权衡和可调节性,以满足各种POL应用。可调功能包括软启动时序,开关频率,输出电压和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN输入,允许使用外部参考,可用于DDR终端应用。可通过两个输入选择九个输出电压,或者可通过两个外部电阻在外部调节该部件.NCP1594A具有过流,欠压和热故障保护功能。该部件在-40C至85C之间完全指定。 特性 优势 2.9 V至5.5V的操作 允许从3.3V或5V总线轨操作 可调频率从500 kHz到2 MHz 优化总体规模与效率的权衡 9固定输出电压或外部可调低至0.6V 节省外部电阻和/或提供设计灵活性 欠压,过流和过温保护 保护IC免受故障 可调节软启动 设置受控输出斜坡上升时间 安全启动到prebias输出 防止来自输出电容器的反向电流 外部参考输入 允许更改输出并可用于DDR终止应用程序 逐周期过流 防止过流情况 可调开关频率从500kHz到2MHz 在规模和效率方面优化设计 REFIN输入 允许在...
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NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...
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NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

7是一款高电流双输出DC-DC转换器,可产生正电压和负电压。 LV52117特别适用于LCD显示器等电源应用。 特性 集成1.5MHz同步升压和逆变器转换器 2.75V至4.6V输入电压范围 4.6V至5.8V可调正输出(VDCO1) -5.8V至-4.6V可调负输出(VDCO2) 输出电流高达100mA 脉冲跳跃模式低负载条件 过流/短路保护 终端产品 液晶面板 电路图、引脚图和封装图
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LV52117QA 用于LCD面板的双输出DC-DC转换器

LP2951_XFCS LDO稳压器 100 mA 带有错误标志输出

_XFCS 电路图、引脚图和封装图
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LP2951_XFCS LDO稳压器 100 mA 带有错误标志输出

KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

XC是一款适用于各种电子设备的低压差稳压器。它提供带有TO-220-4引线全模封装的恒压电源。在满额定电流(1A)下,KA78RXXC的压差低于0.5V。该稳压器具有各种功能,如峰值电流保护,热关断,过压保护和输出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V输出低压差稳压器 TO-220全模封装(4pin) 过流保护,热关机 过压保护,短路保护 带输出禁用功能 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
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KA78R LDO稳压器 1 A 5至15V 带固定输出

NCV8537 LDO稳压器 500 mA 低压差

7是一款高性能低压差线性稳压器。该器件基于流行的NCV8535,保留了其前代产品的所有最佳功能,包括高精度,出色的稳定性,低噪声性能和反向偏置保护,但现在包含一个电源良好输出信号,可以监控电源系统。 NCV8537完全符合AECQ100和PPAP标准。该器件的工作温度范围为-40℃至125℃,可提供固定或可调输出,采用10引脚3x3 mm DFN封装。 特性 优势 线路和负载高精度输出差异 多种应用的多功能解决方案 工作温度范围:-40C至125C 适用于汽车应用 低噪声(33 Vrms w / 10 nF Cnr和52 Vrms w / out Cnr) 非常受音频和娱乐系统欢迎 电源良好输出可用 自我监控调节器在哪里指定限制。 M最大电压输入16V,输入工作电压范围2.9 V至12 V. 性能稳定 符合AECQ100和PPAP 适用于汽车应用 应用 终端产品 网络系统,DSL /电缆调制解调器 汽车应用音频系统 导航系统 PCMCIA卡 手机 Camcoders and Cameras Cable SetTop Box MP3 / CD播放器 远程信息处理 导航系统 电路图、引脚图和封装图...
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NCV8537 LDO稳压器 500 mA 低压差

NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

8C器件是一款精密微功率稳压器。它具有5.0 V的固定输出电压,可在±2%范围内调节。它适用于所有汽车环境,并包含控制微处理器所需的所有功能。该器件具有低压差和低静态电流。它包括看门狗定时器,可调复位,唤醒和使能功能。该器件还包括安全功能,如热关断和短路保护。它能够处理高达45 V的瞬变。 特性 输出电压选项:5.0 V 输出电压精度:±2% 输出电流高达250 mA 低压差 70μA的低静态电流 低睡眠模式电流小于1.0μA 微功率兼容控制功能: - ENABLE - 看门狗 - 重置 - 唤醒 保护功能: - 热关断 - 电流限制 AEC-Q100 1级合格且PPAP能力 应用 终端产品 车身和底盘 仪器和集群 发动机控制单元 汽车 电路图、引脚图和封装图...
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NCV8518C LDO稳压器 200 mA 看门狗唤醒 复位和使能

NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

5低静态电流低压降(LDO)线性稳压器是一款高性能LDO稳压器。它具有+/- 0.9%的线路和负载精度以及超低静态电流和噪声,涵盖了当今消费类电子产品所需的所有必要功能。这种独特的器件保证在没有最小负载电流要求的情况下保持稳定,并且对于任何类型的小至1.0 uF的电容器都是稳定的。 NCV8535还配备了感应和降噪引脚,以提高设备的整体实用性。 NCV8535提供反向偏压保护。 特性 线路和负载的高精度(25℃时+/- 0.9%) 满载时的超低压降(典型值260 mV) 稳定性无最小输出电流 低噪声(31 uVrms) w / 10 nF Cnr和51 uVrms w / out Cnr) 低关断电流(0.07 uA) 反向偏向保护 2.6 V至12 V电源范围 热关断保护 目前的限制 仅需1.0 uF输出电容以确保稳定性 使用任何类型的电容器(包括MLCC)均可稳定 提供1.5 V,1.8 V,1.9V,2.5 V,2.8 V,2.85 V,3.0 V,3.3 V,3.5V,5.0 V和可调输出电压 应用 终端产品 汽车音响和信息娱乐 汽车配件 汽车仪表盘 汽车相机显示器 汽车仪表板电子产品 汽车 工业 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 98次 阅读
NCV8535 LDO稳压器 500 mA 低Iq 超高精度 带使能

NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
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NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

0 / MC78M00A正线性稳压器与流行的MC7800系列器件完全相同,只是它的输出电流仅为输出电流的一半。与MC7800器件一样,MC78M00三端稳压器用于本地卡上电压调节。 内部通道晶体管的内部限流,热关断电路和安全区域补偿相结合,使这些线性稳压器在大多数工作条件下都非常坚固。具有足够散热的最大输出电流为500 mA。 规格:
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MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图
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LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

9 电路图、引脚图和封装图
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NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
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NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
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AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5