基于1一Wire總線的嵌入式測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．2．1 復(fù)位／應(yīng)答時(shí)序
DS2480B接到主機(jī)復(fù)位命令后將總線拉低512 μs后釋放總線，等待2μs(短路／中斷采樣)后檢測總線上是否有短路或中斷信號，如果沒有則等待8μs(應(yīng)答采樣)后檢測總線上是否有應(yīng)答脈沖，再等待512μs(延遲)后向主機(jī)發(fā)送命令應(yīng)答字。如果總線上有短路或中斷信號則等待4 096 μs后再次檢測總線。時(shí)序如圖3所示。
1．2．2 寫1／讀數(shù)據(jù)時(shí)序
DS2480B在寫1／讀數(shù)據(jù)時(shí)序中先將總線拉低8～15 μs(寫1低)，3～10μs(數(shù)據(jù)采樣)數(shù)據(jù)采樣偏移后對總線采樣并讀從器件應(yīng)答。再經(jīng)過49 μs(等待高)1／讀數(shù)據(jù)時(shí)序結(jié)束。時(shí)序圖如圖4所示。
l. 2．3 寫0時(shí)序
DS2480B的寫O時(shí)序中先將總線拉低57弘s(寫O低)然后釋放總線，3～10μs后寫0時(shí)序結(jié)束。如圖5所示。

DS2480B可以被看作包含2個(gè)靜態(tài)和多個(gè)動(dòng)態(tài)的狀態(tài)機(jī)。上電后DS2480B自動(dòng)進(jìn)入兩個(gè)靜態(tài)之一的命令模式。此時(shí)主機(jī)應(yīng)向DS2480B發(fā)送1次復(fù)位命令，用來校準(zhǔn)DS2480B內(nèi)部的時(shí)序產(chǎn)生器，所有的1一Wire通信過程都必須以復(fù)位命令開始。此后DS2480B準(zhǔn)備好接收及執(zhí)行任何合法命令。在命令模式下微處理器可以改變1一Wire網(wǎng)絡(luò)的通信速度、供電方式、改變1一wire通信波形等。DS2480B從命令模式轉(zhuǎn)換到下一個(gè)靜態(tài)一數(shù)據(jù)模式后將從TXD管腳上收到的信息字節(jié)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的1一Wire通信波形并將從器件返回的應(yīng)答字節(jié)通過RXD管腳返回給微處理器。也就是說對1一wire從器件DSl8820的操作必須在數(shù)據(jù)模式下進(jìn)行。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)2部分。
2．1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
與DS2480B橋接器一起工作的UART應(yīng)支持8位字長、無奇偶校驗(yàn)、9 600波特率(b／s)的通信方式。該系統(tǒng)采用Silicon公司生產(chǎn)的C8051F040作為主處理器，(；8051F040有2個(gè)uART串口，且滿足橋接器對UART的要求。溫度采集轉(zhuǎn)換芯片為Dallas公司生產(chǎn)的DSl8820。系統(tǒng)原理圖如圖6所示。

其中從C8051F040的UART到DS2480B需用1片QS3245進(jìn)行3～5 V的電平轉(zhuǎn)換。1一Wire總線上過多的噪聲會(huì)影響l―wire通信的正確性，為了濾除電路中的噪聲保護(hù)。DS2480B的1一Wire端口不受靜電損傷DS2480B的1一w管腳外接RC濾波電路。在本設(shè)計(jì)中只涉及到基本DS2480B操作，在需要進(jìn)行EPROM編程的設(shè)計(jì)中應(yīng)串接2個(gè)DS9503。
2．2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
給出的1一Wire總線驅(qū)動(dòng)程序是結(jié)合圖4所述電路，以C8051F040單片機(jī)為主控制器，使用內(nèi)部時(shí)鐘頻率24．5 MHz編寫而成，其中包括DS24．80B復(fù)位子程序、DS2480B初始化子程序、總線復(fù)位子程序、溫度采集子程序、溫度值讀取子程序。C8051F040系統(tǒng)內(nèi)部有64 KB FLASH存儲(chǔ)器可以用來存儲(chǔ)程序代碼。C代碼設(shè)計(jì)調(diào)試工具為Silicon公司提供的單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境。
控制器上電后，對自身和DS2480B進(jìn)行初始化并與DS2480B取得同步。由于DS2480B中沒有晶振，它必須通過采樣主機(jī)發(fā)送的字節(jié)來調(diào)節(jié)自身的時(shí)基。主控制器在低于9 600波特率條件下發(fā)送1次0字節(jié)可以產(chǎn)生1次復(fù)位信號。Ds2480B復(fù)位后所有參數(shù)恢復(fù)到缺省狀態(tài)，在該設(shè)計(jì)中1一Wire網(wǎng)絡(luò)長度在10 m之內(nèi)，屬于小型長度，為了取得良好的性能，選擇在“flexi―ble speed”下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)速度通信。對DS2480B復(fù)位和初始化是進(jìn)行正確1一Wire通信的前提，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)答數(shù)據(jù)包長度或格式不正確時(shí)，也必須重新對DS2480B復(fù)位和初始化。
所有的1一Wire操作都是從復(fù)位1一Wire總線開始的。每次采集溫度值和讀取溫度值操作前最好對總線進(jìn)行1次復(fù)位操作，同時(shí)檢測來自總線上的從器件的在線應(yīng)答脈沖。驅(qū)動(dòng)程序流程圖如圖7所示，部分程序代碼如下所示：