麥叔是搞嵌入式的，最近項目delay，他和我說用UART驅(qū)動1-Wire設(shè)備總是出現(xiàn)問題，故寫此文來拯救他。

作者之前寫過UART（點我），也寫過1-Wire（點我），本文介紹如何用主機的UART驅(qū)動1-Wire從機設(shè)備，建議先看看以上兩篇文章，再閱讀本文，效果更佳。

硬件電路

1-Wire結(jié)構(gòu)簡單，一根線就可以通信，常見的18B20用的就是1-Wire結(jié)構(gòu)。單片機的串口UART（多是TTL電平），如何用單片機控制通用的1-Wire設(shè)備呢？如果MCU和從設(shè)備的電平不一致如何解決？軟件協(xié)議又是如何控制的呢？本文主要解決這兩個問題。

主機或從機將數(shù)據(jù)線拉低到GND表示數(shù)據(jù)0，將數(shù)據(jù)線釋放為高表示數(shù)據(jù)1，高電平由上拉電阻（一般是4.7K）提供。

當MCU發(fā)送邏輯1時，經(jīng)過反相器，總線呈現(xiàn)邏輯0，邏輯0經(jīng)過1-WIRE器件的反相器，即會收到邏輯1；

當MCU發(fā)送邏輯0時，經(jīng)過反向器，總線呈現(xiàn)邏輯1，邏輯1經(jīng)過1-WIRE 器件的反相器，即會收到邏輯0；

當1WIRE 器件發(fā)送邏輯1時，Tx處有NMOS會導通，總線呈現(xiàn)邏輯0，經(jīng)過MCU Rx 處的反相器，MCU會收到邏輯1；

當1WIRE器件發(fā)送邏輯0時，NMOS截止，總線呈現(xiàn)邏輯1，MCU會收到邏輯0；

主機端（BUS MASTER）多為MCU，因為MCU的TXD不是漏極開路，因此通常需要一個外部漏極開路緩沖電路，該電路可以由分立元件構(gòu)成。

用兩個NMOS管2N7002，原理很簡單：

TXD輸出高電平時，左邊的2N7002導通，右邊的截止，DQ被4.7K電阻上拉至Vpullup高電平；

TXD輸出低電平時，左邊的2N7002截止，右邊的導通，DQ被拉低至低電平0；

用分立器件搭建的緩沖電路

也可以用集成芯片NC7WZ07，如下圖所示，TXD輸出高，DQ=Vpullup，TXD輸出低，DQ=0；

用集成芯片搭建的緩沖電路

解決了硬件電路，我們再來看軟件協(xié)議部分，1-Wire的協(xié)議可以分為復位/應(yīng)答、寫0/寫1時隙、讀0/讀1時隙。

軟件協(xié)議

復位/應(yīng)答

如下圖，上面部分是1-Wire的復位/應(yīng)答時序，下面是UART的時序。

復位/應(yīng)答信號時序

原理：

主機以9600的波特率發(fā)送數(shù)據(jù)0XF0，因為LSB在前，0XF0=00001111，加上最前面的Start Bit和最后面的Stop Bit，完整的數(shù)據(jù)為：0000011111，代表主機先發(fā)了5位的0，然后發(fā)了5位的1；9600波特率，一位傳輸時間是1/9600=104.2us，所以低電平持續(xù)時間為104.2*5=521us，滿足480~960us復位總線的時序要求。

那主機收到什么數(shù)據(jù)代表從機應(yīng)答呢？

首先主機如果發(fā)送F0后收到還是F0，說明從機沒有應(yīng)答，從機應(yīng)答總線數(shù)據(jù)會改變，可以簡單的判斷收到的數(shù)據(jù)為非F0即代表從機應(yīng)答。

根據(jù)1-Wire的時序波形，也可以進行推算，從上圖看，Data0~Data3均為0，因為1-Wire時序是有一定時間范圍，并不是固定的脈寬，如TPDH為15~60us，TPDL為60~240us，所以Data4~Data7是有一定的組合，返回0X10（00001000） to 0X90（00001001）都代表從機應(yīng)答。

寫0/寫1時隙

主機寫0就是0X00，也可以加入回讀，回讀值即為寫的值。

寫0時隙

寫1就是0XFF，回讀值即為寫的值。

寫1時隙圖

讀0/讀1時隙

關(guān)于讀時隙，可以先看主機讀1時，主機先拉低總線，一般時間1us左右，UART的Start Bit會占1/115200=8.7us的脈寬（大于1us），所以從Data0開始，后面的數(shù)據(jù)都為1，即讀到的數(shù)據(jù)為11111111（0XFF）代表讀到的是1。

讀1時隙圖

那讀0也就很簡單，讀到的數(shù)據(jù)不為0XFF即為0。

讀0時隙圖

小結(jié)一下

實際代碼里面的判斷，可以簡單處理，復位/應(yīng)答：發(fā)送F0，返回不為F0，即代表從機應(yīng)答；讀0/讀1時隙：主機讀到0XFF即為1，讀到非0XFF即為0；簡單又可靠，麥叔還不會。

今天的文章到這里就結(jié)束了，希望對你有幫助，我們下一期見。

責任編輯：haq