摘要：DS2411是Dallas Semiconductor公司推出的一種典型的一線(xiàn)式低成本電子識(shí)別碼芯片。該器件帶有外部電源輸入引腳，可直接連接到微處理器的一個(gè)信號(hào)端口來(lái)進(jìn)行高于15.４kbps速率的數(shù)據(jù)通信。文中介紹了DS2411的主要特點(diǎn)和引腳排列，重點(diǎn)給出了DS2411的應(yīng)用設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：一線(xiàn)器件；序列碼；電子識(shí)別；DS2411

１ 主要特點(diǎn)

ＤＳ２４１１硅序列碼器件是ＭＡＸＩＭ屬下的Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司推出的一種可使用外部電源的低成本電子識(shí)別碼芯片。它能用少的電子接口提供的電子身份標(biāo)識(shí)（例如某種微控制器的一個(gè)信號(hào)端口引腳）。ＤＳ２４１１的注冊(cè)碼已經(jīng)在工廠(chǎng)光刻進(jìn)了６４ Ｂｉｔ ＲＯＭ，其中包括一個(gè)的４８ Ｂｉｔ序列號(hào)、一個(gè)８ Ｂｉｔ循環(huán)冗余校驗(yàn)碼ＣＲＣ和一個(gè)８ Ｂｉｔ家族碼。數(shù)據(jù)可以通過(guò)Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司的一線(xiàn)協(xié)議來(lái)進(jìn)行連續(xù)傳輸。

在典型的一線(xiàn)設(shè)備中，要對(duì)器件的工作電壓范圍進(jìn)行擴(kuò)展，一般必須采用外部電源。而ＤＳ２４１１正是這樣一種帶有電源輸出引腳的硅序列碼芯片。該器件的主要特點(diǎn)如下：

● 的、經(jīng)過(guò)工廠(chǎng)激光刻制和檢測(cè)的６４ Ｂｉｔ注冊(cè)碼芯片(８ Ｂｉｔ家族碼加４８ Ｂｉｔ序列碼加８ Ｂｉｔ ＣＲＣ校驗(yàn)碼)；保證無(wú)重碼；

● 待機(jī)電流＜１μＡ；

● 內(nèi)置多點(diǎn)控制器，可在一個(gè)一線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中使用多個(gè)ＤＳ２４１１；

● 可與其它一線(xiàn)產(chǎn)品多點(diǎn)兼容；

● 一線(xiàn)主機(jī)可通過(guò)８ Ｂｉｔ家族碼來(lái)識(shí)別連接到總線(xiàn)上的ＤＳ２４１１器件；

● 可直接連接到微處理器的一個(gè)信號(hào)端口，并以高于１５．４ｋｂｐｓ的速率進(jìn)行通信

● 在高速（Ｏｖｅｒｒｉｄｅ）模式時(shí)通信速率可提升到１２５ｋｂｐｓ

● 工作范圍：１．５Ｖ～５．２５Ｖ；－４０℃～＋８５℃。

２ 引腳功能和主要參數(shù)

ＤＳ２４１１采用ＴＳＯＣ、ＳＯＴ２３－３和Ｆｌｉｐ－Ｃｈｉｐ表面貼等封裝形式。是其采用６腳ＴＳＯＣ封裝的引腳排列圖。

ＤＳ２４１１芯片的Ｉ／Ｏ和ＶＣＣ端口到地之間的電壓范圍為－０．５Ｖ～＋６Ｖ，Ｉ／Ｏ和ＶＣＣ的電流值均為±２０ｍＡ。芯片的工作溫度范圍為－４０°Ｃ～＋８５°Ｃ，結(jié)溫為１５０°Ｃ。

３ DS2411的應(yīng)用設(shè)計(jì)

ＤＳ２４１１的注冊(cè)碼可通過(guò)單數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。利用Ｄａｌｌａｓ的一線(xiàn)協(xié)議可以獲得這４８ Ｂｉｔ序列碼、８ Ｂｉｔ家族碼和８ Ｂｉｔ ＣＲＣ碼。１－Ｗｉｒｅ協(xié)議根據(jù)特定時(shí)隙中總線(xiàn)的狀態(tài)來(lái)工作，這些特定時(shí)隙始于總線(xiàn)主機(jī)發(fā)出的同步脈沖的下降沿。所有數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)均從位開(kāi)始。從電源ＶＣＣ上電到一線(xiàn)通信開(kāi)始大約需要１２００μｓ的延時(shí)，設(shè)備可以利用這段延時(shí)來(lái)發(fā)送檢測(cè)脈沖。
一線(xiàn)總線(xiàn)一般有一個(gè)單總線(xiàn)主機(jī)以及一個(gè)或多個(gè)從器件組成。ＤＳ２４１１在任何情況下都是從器件。通常總線(xiàn)主機(jī)件既可選用一個(gè)微控制器，也可選用Ｄａｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ公司的專(zhuān)用芯片（如ＤＳ２４８０、 ＤＳ２４９０或ＤＳ１４８１等）。一個(gè)一線(xiàn)總線(xiàn)系統(tǒng)一般需要考慮硬件配置、傳輸順序和一線(xiàn)信令（包括信號(hào)類(lèi)型和信號(hào)時(shí)序）等。
　　一線(xiàn)總線(xiàn)只有一根Ｉ／Ｏ數(shù)據(jù)線(xiàn)?？偩€(xiàn)上的每一個(gè)設(shè)備均會(huì)在需要的時(shí)間來(lái)驅(qū)動(dòng) Ｉ／Ｏ。正是由于這一點(diǎn)，接到１－Ｗｉｒｅ總線(xiàn)上的每個(gè)從器件的輸出必須為漏極開(kāi)路或三態(tài)輸出。使用時(shí)，如果總線(xiàn)主機(jī)沒(méi)有雙向引腳，可把兩個(gè)單獨(dú)的輸出和輸入引腳連在一起來(lái)使用。同時(shí)在總線(xiàn)的主機(jī)端通常需要在總線(xiàn)上接一個(gè)上拉電阻，其連接方法如所示。一個(gè)多節(jié)點(diǎn)總線(xiàn)一般由一個(gè)一線(xiàn)總線(xiàn)和多個(gè)附屬?gòu)钠骷M成。一線(xiàn)總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到１５.４ｋｂｐｓ，高速網(wǎng)絡(luò)中則可達(dá)到１２５ｋｂｐｓ。

一線(xiàn)總線(xiàn)的空閑狀態(tài)為高電平。如果因?yàn)槟撤N原因需要使傳輸暫時(shí)停止，并在其后使傳輸再次恢復(fù)，那么Ｉ／Ｏ應(yīng)保持高電平。而如果總線(xiàn)電平被拉低，那么總線(xiàn)上的從器件會(huì)根據(jù)低電平的持續(xù)時(shí)間不同來(lái)把低電平當(dāng)作一個(gè)時(shí)隙，或當(dāng)作一個(gè)復(fù)位脈沖。

（１） 傳輸順序

通過(guò)一線(xiàn)總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)ＤＳ２４１１時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行初始化，然后確定ＲＯＭ功能命令，之后才能讀數(shù)據(jù)。

一線(xiàn)總線(xiàn)上的所有傳輸操作均以初始化序列開(kāi)始。初始化序列由總線(xiàn)主機(jī)發(fā)送的復(fù)位脈沖和隨后從器件發(fā)送的一個(gè)在線(xiàn)應(yīng)答脈沖組成。從器件發(fā)出的在線(xiàn)應(yīng)答脈沖的作用主要是使總線(xiàn)主機(jī)能夠知道ＤＳ２４１１已在總線(xiàn)上并已經(jīng)作好操作準(zhǔn)備。一旦總線(xiàn)主機(jī)檢測(cè)到從器件的在線(xiàn)應(yīng)答脈沖，它將發(fā)出一個(gè)讀ＲＯＭ、查詢(xún)ＲＯＭ或者過(guò)驅(qū)動(dòng)跳躍ＲＯＭ功能命令。所有功能命令碼的長(zhǎng)度均為１ ｂｙｔｅ。

（２） 工作時(shí)序

ＤＳ２４１１需要遵循嚴(yán)格的協(xié)議，這樣才能保證數(shù)據(jù)的完整。該協(xié)議中包含了四種類(lèi)型的１－ｗｉｒｅ信號(hào)：由復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖組成的復(fù)位序列、寫(xiě)０、寫(xiě)１和讀數(shù)據(jù)信號(hào)。除了應(yīng)答脈沖之外，所有其它信號(hào)都由總線(xiàn)主機(jī)發(fā)出。ＤＳ２４１１可以采用兩種速率進(jìn)行通信：標(biāo)準(zhǔn)速率和高速模式。如果沒(méi)有明確采用高速模式，ＤＳ２４１１將按照標(biāo)準(zhǔn)速率進(jìn)行通信。

要把系統(tǒng)從空閑狀態(tài)激活，１－ｗｉｒｅ總線(xiàn)上的線(xiàn)電壓應(yīng)當(dāng)從ＶＰＵＰ降至閥值電壓ＶＴＬ以下。而要使系統(tǒng)從激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換到空閑狀態(tài)，其１－ｗｉｒｅ總線(xiàn)上的線(xiàn)電壓則應(yīng)從ＶＩＬＭＡＸ 升至閥值電壓ＶＴＨ以上。系統(tǒng)邏輯電平的確定與ＤＳ２４１１的ＶＩＬＭＡＸ電壓有關(guān)，但該電壓并不觸發(fā)任何事件。

給出了啟動(dòng)通信所需要的初始化時(shí)序。復(fù)位脈沖之后的應(yīng)答脈沖表示ＤＳ２４１１已經(jīng)準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，可以發(fā)送正確的ＲＯＭ碼和存儲(chǔ)功能命令。在由多種從器件組成的多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，復(fù)位脈沖為低的時(shí)間ｔＲＳＴＬ應(yīng)足夠長(zhǎng)，以保證慢的１－ｗｉｒｅ從器件能夠確認(rèn)復(fù)位脈沖。如果總線(xiàn)主機(jī)在下降沿采用ｓｌｅｗ－ｒａｔｅ控制方式，那么它必須將總線(xiàn)電壓下拉并持續(xù)ｔＲＳＴＬ＋ｔＦ，以對(duì)該下降沿進(jìn)行補(bǔ)償。如果ｔＲＳＴＬ的持續(xù)時(shí)間為４８０μｓ或更長(zhǎng)，器件將從高速模式恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)速率。如果ＤＳ２４１１處于高速模式且ｔＲＳＴＬ小于８０μｓ，那么器件將繼續(xù)保持高速模式。

總線(xiàn)主機(jī)釋放數(shù)據(jù)線(xiàn)并進(jìn)入接收模式(ＲＸ)后, １－ｗｉｒｅ總線(xiàn)將由上拉電阻拉至ＶＰＵＰ，采用ＤＳ２４８０Ｂ時(shí)電平的上拉是由其有源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)總線(xiàn)電壓超過(guò)閥值ＶＴＨ以后，ＤＳ２４１１會(huì)在等待ｔＰＤＨ之后，通過(guò)將總線(xiàn)拉低ｔＰＤＬ來(lái)發(fā)出一個(gè)應(yīng)答脈沖。為檢測(cè)應(yīng)答脈沖，主機(jī)應(yīng)在ｔＭＳＰ時(shí)刻對(duì)１－ｗｉｒｅ總線(xiàn)的邏輯狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

ｔＲＳＴＨ 的持續(xù)時(shí)間至少應(yīng)該是ｔＰＤＨＭＡＸ、 ｔＰＤＬＭＡＸ和ｔＲＥＣＭＩＮ之和。一過(guò)ｔＲＳＴＨ，ＤＳ２４１１馬上就做好了接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。在多種從器件組成的多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，標(biāo)準(zhǔn)速率下ｔＲＳＴＨ的持續(xù)時(shí)間至少應(yīng)為４８０μｓ，高速模式下，ｔＲＳＴＨ的持續(xù)時(shí)間至少應(yīng)為４８μｓ才能適應(yīng)其它１－ｗｉｒｅ器件 。

與ＤＳ２４１１的數(shù)據(jù)通信是通過(guò)一個(gè)個(gè)時(shí)隙完成的，每個(gè)時(shí)隙只能傳送一位數(shù)據(jù)。所示是其讀寫(xiě)時(shí)隙圖。通過(guò)寫(xiě)時(shí)隙可把數(shù)據(jù)從主機(jī)傳送給從機(jī)，通過(guò)讀時(shí)隙可把數(shù)據(jù)由從器件傳送給主機(jī)。所有通信均以主機(jī)拉低數(shù)據(jù)線(xiàn)開(kāi)始。當(dāng)１－ｗｉｒｅ數(shù)據(jù)線(xiàn)上的電壓降到閥值ＶＴＬ以下時(shí)，ＤＳ２４１１將啟動(dòng)它內(nèi)部的定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，以決定在寫(xiě)時(shí)隙期間何時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行采樣，同時(shí)確定讀時(shí)隙期間數(shù)據(jù)保持有效所持續(xù)的時(shí)間。

（３） 主機(jī)到從機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸

對(duì)于寫(xiě)１時(shí)隙來(lái)說(shuō)，當(dāng)寫(xiě)１為低的時(shí)間ｔＷ１ＬＭＡＸ結(jié)束以后，數(shù)據(jù)線(xiàn)上的電壓必須超過(guò)閥值ＶＴＨＭＡＸ；對(duì)于寫(xiě)０時(shí)隙來(lái)說(shuō)，當(dāng)寫(xiě)０為低的時(shí)間ｔＷ０ＬＭＩＮ結(jié)束以前，數(shù)據(jù)線(xiàn)上的電壓則必須保持在閥值ＶＴＨＭＩＮ以下；為了限度地保證通信的可靠性，數(shù)據(jù)線(xiàn)上的電壓在整個(gè)ｔＷ０Ｌ持續(xù)時(shí)間內(nèi)不能超過(guò) ＶＩＬＭＡＸ。當(dāng)數(shù)據(jù)線(xiàn)上電壓超過(guò)閥值ＶＴＨＭＡＸ后，ＤＳ２４１１需要一個(gè)恢復(fù)時(shí)間ｔＲＥＣ以便準(zhǔn)備下一個(gè)時(shí)隙。

（４） 從機(jī)到主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸

讀數(shù)據(jù)時(shí)隙的起始部分與寫(xiě)１時(shí)隙類(lèi)似。在讀信號(hào)為低的時(shí)間ｔＲＬ結(jié)束以前，數(shù)據(jù)線(xiàn)上的電壓必須保持在 ＶＴＬＭＩＮ 電壓以下。在ｔＲＬ期間，如果應(yīng)答信號(hào)為０，ＤＳ２４１１便開(kāi)始將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉低；終止該下拉和使電壓再次升高的時(shí)間可由內(nèi)部定時(shí)信號(hào)發(fā)生器來(lái)確定。而如果應(yīng)答信號(hào)為１，則ＤＳ２４１１就不再需要將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉低，總線(xiàn)電壓會(huì)在ｔＲＬ結(jié)束后立即開(kāi)始上升。

主機(jī)在數(shù)據(jù)線(xiàn)上執(zhí)行讀數(shù)采樣所需的時(shí)間（ｔＭＳＲＭＡＸ到ｔＭＳＲＭＩＮ）一方面可由時(shí)序中的ｔＲＬ＋（上升時(shí)間）決定，另一方面可由ＤＳ２４１１內(nèi)部的定時(shí)信號(hào)發(fā)生器決定。為了限度地保證通信的可靠性，ｔＲＬ的持續(xù)時(shí)間在允許的范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)盡可能的短一些，同時(shí)主機(jī)的讀取時(shí)間也應(yīng)盡量靠近ｔＭＳＲＭＡＸ但不能遲于ｔＭＳＲＭＡ。在從數(shù)據(jù)線(xiàn)上讀數(shù)之后，主機(jī)還應(yīng)當(dāng)?shù)鹊剑簦樱蹋希越Y(jié)束后才開(kāi)始下一個(gè)動(dòng)作，以保證ＤＳ２４１１有足夠的恢復(fù)時(shí)間ｔＲＥＣ來(lái)準(zhǔn)備下一個(gè)時(shí)隙。