摘要：DS2480B是带有UART主机接口的1-Wire®主机(驱动器)。该驱动器专门为电源传输进行优化，并支持嵌入式应用中的高速模式。DS2480B的特性之一在于其具有伸缩速率模式，允许设计者以标准速度配置1-Wire时序。本应用笔记阐述了如何确定最佳时序配置以及如何用WINOOWs®软件将设置参数写入芯片。文章还将DS2480B与上拉电阻的驱动强度进行比较，详细描述见应用笔记3829。附录一描述了如何确定最佳的配置参数。附录二则给出了估算DS2480B可以驱动的从器件数目的算法，这取决于主机电气特性以及网络电缆的容性负载。附录三讨论了网络过载的条件。
引言
DS2480B是带UART主机接口的1-Wire主机(驱动器)。该器件针对电源传输进行优化并支持嵌入式应用的高速模式，可以将主机从生成严格定时的1-Wire波形这一任务中解脱出来。DS2480B采用有源电路，缩短了时隙结束时的恢复时间。图1给出了1-Wire驱动器部分的简化电路图。
图1. DS2480B 1-Wire驱动器的简化电路
当1-Wire总线处于空闲状态时，DS2480B驱动器通过一个受控电流源提供上拉。该电流源可被关闭(下拉期间)，可提供弱上拉电流(下拉及空闲时IWEAKPU)，或者提供一个有源上拉(上升沿时IACTPU)。下拉电路(Q1)的压摆率可以通过软件调整。Q2表示需要大电流的1-Wire从器件功能(如EEPROM编程或温度转换)所采用的供电电路。Q2的功能在本应用笔记中未讨论。
为支持有效的布线配置，需要一个外部线路终端电阻RT (~100Ω)以尽量减小传输线路的影响，如反射、下冲和过冲。然而，加入RT后会导致有源上拉在1-Wire总线完全充电之前过早关闭。这是因为DS2480B检测的是其1-Wire引脚的电压，而非1-Wire网络从器件一侧的电压。当1-Wire引脚电压到达内部门限值(典型值IACTPU × RT ＝ 15mA × 100Ω = 1.5V)时，从器件一侧的电压将低于1-Wire引脚电压，差值为RT上的压降。1-Wire引脚电压超出该门限值时定时器启动，在有源上拉关闭前定时必须结束。但由于定时器启动早，因此结束的也早。不过，在有源上拉关闭后(关闭初期)，将继续用弱上拉电流IWEAKPU为1-Wire总线充电，直到完全充电。
临界参数
简单来说，可将1-Wire网络比作一个在通信过程中不断充放电的有损耗电容。因此，在确定驱动器性能时，任何影响网络充电和放电过程的因素都是必须考虑的参数。描述DS2480B驱动器的硬件定义的重要参数包括：
- 1-Wire弱上拉电流，IWEAKPU
- 1-Wire有源上拉电流，IACTPU
- 有源上拉开启门限，VIAPO
- 有源上拉定时器门限，VIAPYO
- 有源上拉开启时间， tAPUOT (标准速率时为2.0µs, 高速模式下为0.5µs)
除tAPUOT以外，以上参数会因为生产批次的不同以及工作温度的不同而发生一定程度的变化。由于IWEAKPU和IACTPU受相同的物理效应影响，因此两者的变化趋势相同。简而言之，如果IWEAKPU大于典型值，则IACTPU也会高于典型值。因此，IWEAKPU和IACTPU的比值几乎不变。门限电压VIAPO和 VIAPYO彼此独立，不受上拉电流变化的影响。实际参数值见DS2480B数据资料。IWEAKPU是在1-Wire引脚有0.4V残留电压时测量的。数据资料中给出的直流参数ΔVSTRPU和ΔVPROG不适用于只发生在1-Wire侧上升沿的有源上拉。比较而言，ΔVSTRPU和ΔVPROG指的是强上拉(SPU，为从器件供电)或EPROM编程脉冲时，VDD与1-Wire或VPP与1-Wire之间的电压降。
1-Wire主机时序配置
DS2480B具有不同于标准速率的伸缩速率模式。这一特别伸缩速率模式允许对1-Wire时隙进行微调。复位/在线检测序列的时间是固定的。可以通过写控制寄存器来设置的时序参数如下：
- 写1低电平时间(tLOW1)
- 数据采样偏移(tDSO)
- 写0恢复时间(tREC0)
- 下降沿压摆率(DS2480B产生的下降沿)
表1为伸缩速率模式下这些定时参数可供选择的范围和增量。参数值编码和代码与DS2480B配置命令配合使用。表2给出了伸缩模式下固定(不可变)的参数以及高速模式下的参数。
表1. 可变参数：仅针对伸缩模式 DeSCRJPTionSymbolPar. CodeParameter Value Codes and ValuesUnits000001010011100101110111Write 1 Low TimetLOW110089101112131415µsData Sample Offset, Write 0 Recovery TimetDSO, tREC0101345678910µsPulldown Slew Rate—001152.21.651.371.10.830.70.55V/µs
表2. 固定参数：伸缩模式和高速模式 DeSCRJPTionSymbolValue (µs)SpeedWrite 1 High TimetHIGH149Flexible8OverdriveWrite 0 Low TimetLOW057Flexible7OverdriveActive Pullup On-TimetAPUOT2Flexible0.5OverdriveWrite 1 Low TimetLOW11OverdriveData Sample OffsettDSO1OverdriveWrite 0 Recovery TimetREC03Overdrive
数据采样偏移和写0恢复时间参数由同一寄存器值控制。可以这样做是因为这两个参数都受1-Wire网络充电速度的影响。在达到逻辑1之前不需对1-Wire采样(tDSO功能)。反之，读时隙期间对1-Wire线完全充电所需的等待时间即可满足写0时隙的恢复时间(tREC0功能)。
如图2所示，写1时隙和读数据时隙由3部分组成：tLOW1, tDSO和tHIGH1。tLOW1可设为8µs至15µs。tDSO范围为3µs至10µs，tHIGH1固定为49µs，写1或读数据时隙的持续时间可在60µs至74µs之间任意设置。从1-Wire总线读数据(读时隙)时，在时隙开始后tLOW1 + tDSO时间内进行采样，即采样从下降沿开始后11µs至25µs之间。
图2. 写1时隙和读数据时隙
写0时隙(图3)包括两部分，tLOW0和tREC0。由于tLOW0固定为57µs ，tREC0介于3µs至10µs之间，因此写0时隙的持续时间为60µs至67µs。根据DS2480B从主机UART接收到的数据，各时隙之间有足够的空闲时间。
图3. 写0时隙
1-Wire从器件响应时序的时间取决于三个因素：主机下拉下降沿的压摆率；从器件的电气特性；主机和从器件之间的物理距离。在伸缩模式下，压摆率可以调节，上限为15V/µs，下限为0.55V/µs。但是，若压摆率设置的较低，则当tLOW1设置的较短时会起冲突。多次测试表明，1.37V/µs是一个较为理想的压摆率，适合几乎所有带或不带线路终端的应用。尽量避免设置到最快压摆率(15V/µs)，除非线路连接有接适当的端接。无端接时可能会有明显的振铃，特别是当DS2480B驱动长电缆时。
怎样更改设置
如附录A “选择配置参数值” 所示，采用如下配置：tLOW1 = 8µs，tDSO = 9µs，时序周期为66µs时可获得较佳性能。
可以下载(ZIP)一个可执行的WINOOWs应用程序tmline.exe用于设置。必须先将该文件从ZIP文件夹中解压缩，然后移到WINOOWs桌面。双击其图标运行程序，或右击该图标并选择"打开" 。程序会打开一个类似DOS的窗口，并执行以下几项任务：自检；检测底层驱动软件版本；显示Pulldown Slew Rate、Write 1 Low Time、Data Sample Offset/Write 0 Recovery Time的默认设置。如果tmline程序启动时1-Wire应用软件已经运行，则显示当前设置。
Current (STANDARD) 1-Wire line settings: PDSR = 1.37 V/us W1LT = 8 us DSOW0 = 6 us
tmline程序要求用户输入的第一个参数为Pulldown Slew Rate。输入的数值为参数值代码，如表A所示。输入0至7表示选择新的值；输入8表示不改变设置退出程序。所有其他输入将被忽略。
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) EXITEnter number: 3
(例如用户输入：3)
输入有效数值后，下一个需要指定的参数为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) EXITEnter number: 0
(例如用户输入：0)
输入新的Write 1 Low Time后，用户输入最后一个的参数为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) EXITEnter number: 6
(例如用户输入：6)
输入有效数值后，tmline向端口适配器中的DS2480B写入一组新的参数。然后循环显示新的设置作为当前值，并请求输入一个新的下降沿摆率。输入"8"退出程序。1-Wire应用软件运行期间，新设置始终有效。
多从器件1-Wire网络的恢复时间
标准速率模式
对于单从机网络，在标准速度模式下，1-Wire从器件数据资料中通常规定采用2.2kΩ上拉电阻和2.8V最低上拉电压时最小恢复时间为5µs。Maxim的应用笔记3829：确定多从机1-Wire网络的恢复时间，描述了在四种不同温度、两种不同电压的条件下如何确定多从器件1-Wire网络的恢复时间。由于DS2480B是一个5V器件，因此可以参照应用笔记3829中有关工作电压等于或大于4.5V时恢复时间的相关描述。温度高于或等于-5°C时，标准速率下的恢复时间规定为2 × N + 1µs (N为从器件个数)。因此，一个从器件的恢复时间为3µs，两个从器件为5µs，3个从器件为7µs ，4个从器件为9µs。
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