广州致远电子股份有限公司
逻辑分析仪在1-Wire 总线开发中的应用
逻辑分析仪应用从入门到精通(二十二)
修订历史
目录
1. 引言 (1)
2. 1-Wire总线时序 (2)
3. 用逻辑分析仪分析1-Wire总时序 (4)
4. 总结 (6)
1. 引言
1-Wire总线是Dallas公司一项专有技术，它采用单根信号线即传输时钟又传输双向的数据，具有节省IO资源、布线简单、易于维护等诸多优点。作为一种单主机多从机的总线系统，在一条1-Wire总线上可挂接的从机数量几乎不受限止。为了不引起逻辑上的冲突，所有从机的1-Wire总线接口都是漏极开路的，因此在使用中必须对总线外加5kΩ左右的上拉电阻。
在1-Wire总线系统中，主机对从机的基本操作分为三种，分别是总线复位、总线写和总线读，这三种操作的时序精确与否直接影响着总线通信的速度和稳定性。本文首先介绍基本的1-Wire总线通信协议，然后介绍如何借助逻辑分析仪来分析、优化1-Wire总线的通信时序。
2. 1-Wire总线时序
在1-Wire总线系统中，有三种基本的操作，分别是总线复位、总线写和总线读，系统中的所有数据传输都是由这三种基本操作组成的。1-Wire总线有两种速度类型，分别为标准型和高速型，下面以较为常用的标准型为例进行说明。
总线复位的时序如图2.1所示，主机首先拉低总线至少480μs然后释放，由于上拉电阻的存在，此时总线变为高电平。1-Wire从机在接收到有效跳变的15～60μs后会将总线拉低60～240μs，在此期间主机可以通过对总线采样来判断是否有从机挂接到当前总线上。
图 2.1 总线复位时序
总线写的时序如图 2.2所示，向1-Wire总线写一个位至少需要60μs，同时还要保证两次连续写操作有1μs以上的间隔。若待写位为0，则写数据的过程为主机拉低总线60μs然后释放，若待写位为1，则写数据的过程为主机拉低总线并在1～15μs之后释放，然后等待45μs。由于只有一条IO线，1-Wire总线中的写操作只能由低位到高位逐位进行，连续写8次即可写入一个字节。
图 2.2 总线写时序
总线读的时序如图 2.3所示，主机首先拉低总线1μs以上然后释放总线，在15μs内主机对总线的采样值即为读取到的数据。与总线写的时序类似，一次总线读同样至少需要60μs，同进也要保证两次连续的读操作间隔1μs以上。1-Wire总线的读也是由低位到高位逐位进行的，连续读8次即可传输一个字节。
图 2.3 总线读时序
3. 用逻辑分析仪分析1-Wire总时序
逻辑分析仪需要具备以下三个条件才能够准确、便捷的分析1-Wire总线时序：1.要有1-Wire总线的解码插件，解码插件可以辅助用户将总线上的高低电平解析成对应的总线数据，从而简化用户的分析工作；2.要有足够深的存储深度，用逻辑分析仪分析1-Wire总线时序时，存储深度至关重要，因为只有存储深度足够深才能保证逻辑分析仪能够将一次数据传输过程完整的记录下来；3.要足够高的输入阻抗，1-Wire总线的各个节点是并接在一起的，每一个节点的加入都会加重总线的负载，如果逻辑分析仪的输入阻抗较低，那么它的并入极可能使总线处于临界状态，从而造成通信异常。
广州致远电子有限公司生产的LAB6052能够完美的应对这些挑战，首先它的上位机软件zlglogic集成了简单易用的1-Wire总线解码插件，其次LAB6052能够提供高达16M的存储深度和500M的采样频率，保证了测量的精度，另外LAB6052的测量线为LA_Probe_E，输入电阻为100K，输入电容为15pF，确保了测量线对总线系统的影响足够的小。下面具体说明zlglogic中1-Wire总线解码插件的应用。
首先连接好逻辑分析仪，通过zlglogic将1-Wire总线中的波形采集回来，然后点击工具→插件管理器调出如图 3.1所示的插件管理器对话框，选中列表中的1-Wire总线分析插件，点击设置按钮弹出1-Wire总线解码设置对话框，如图 3.2所示。
图 3.1 插件管理对话框
图 3.2中的信号名称用于选择需要解码的信号线，速度用于选择总线的速度类型，设置完成后点击确定按钮即可完成解码，解码后的结果如图3.3所示。
图 3.2 1-Wire总线解码设置对话框
图 3.3 解码后的结果
通过图3.3所示解码结果，可以很容易的看出在本次通信中，主机首先对总线进行了复位，然后向总线写入了16个位，这16位分别为0011 0011 0010 0010。将鼠标悬停在信号线的特写位置上，可以很方便的测量此处电平的持续时间，如图3.4所示。
图 3.4 测量电平持续时间
通过测量我们发现，波形中一次总线写操作持续了107μs，各项参数均符合1-Wire总线的标准时序，但写操作的持续时间过长，这会大大降低总线通信的速率，因此还可以进一步优化主机的总线写操作时序，从而提高通信的速率。
4. 总结
1-Wire总线以其易于扩展、节省IO、成本低廉等诸多优点在各行业得到了广泛的应用，但由于它仅凭总线中高低电平的持续时间来完成所有的数据传输任务，因此这就要求1-Wire 主机产生的读写时序必须足够精确，借助功能强大的逻辑分析仪，用户可以轻松捕获总线通信中波形，从而精确测量各项时序参数、优化总线的时序，为系统的稳定运行提供有力保障。
销售与服务网络
广州致远电子股份有限公司
地址：广州市天河区车陂路黄洲工业区7栋2楼 邮编：510660 网址：https://www.doczj.com/doc/596642660.html,
全国销售与服务电话：400-888-4005 销售与服务网络： 广州总公司
广州市天河区车陂路黄洲工业区7栋2楼 电话：(020)28267985 22644261
上海分公司：上海
上海市北京东路668号科技京城东楼12E 室 电话：(021)53865521 53083451
北京分公司
北京市海淀区知春路108号豪景大厦A 座19层 电话：(010)62536178 62635573
深圳分公司
深圳市福田区深南中路2072号电子大厦12楼 电话：(0755)83640169 83783155
武汉分公司
武汉市洪山区广埠屯珞瑜路158号12128室（华中电脑数码市场）
电话：(027)87168497 87168397
上海分公司：南京
南京市珠江路280号珠江大厦1501室 电话：(025)68123923 68123920
上海分公司：杭州
杭州市天目山路217号江南电子大厦502室 电话：(0571)89719491 89719493
重庆分公司
重庆市九龙坡区石桥铺科园一路二号大西洋国际大厦（赛格电子市场）
2705室 电话：(023)68796438
68797619
成都分公司
成都市一环路南二段1号数码科技大厦403室 电话：(028)85439836 85432683
西安办事处
西安市长安北路54号太平洋大厦1201室 电话：(029)87881295 87881296
全国服务电话：400-888-4005