1 概述

為滿足通信或測試的需求，常常在計算機(jī)（通常是PC機(jī)）上掛接多個傳感器或模塊，計算機(jī)與傳感器或模塊之間的信息交換一般選擇由數(shù)據(jù)線和電源線組成的多總線方式（如I2C）來實現(xiàn)，此外，還需要地線、參考線等。而如果沿著電纜線也能夠傳送電源的話，那么就可替代外部電源來為系統(tǒng)供電。一種巧妙的、從數(shù)據(jù)線上“盜電”的方法使大多數(shù)新型通信系統(tǒng)能夠在單總線上雙向傳送數(shù)據(jù)，并同時為遠(yuǎn)端器件供電，這就是所謂的單總線微網(wǎng)。單總線系統(tǒng)是利用電容、二極管構(gòu)成的音波整流器來為單總線器件（如識別芯片、讀/寫存儲器、可尋址開關(guān)、數(shù)字溫度傳感器等）供電。這種方式省去了額外的連線和遠(yuǎn)端電源，同時有效降低了系統(tǒng)成本。更有意義是，單總線上掛接的器件具有唯一的序列號和自定時控制器，因此簡化了系統(tǒng)設(shè)計。

2 單總線微網(wǎng)

單總線微網(wǎng)是允許PC機(jī)或微控制器通過雙絞線與單總線器件通訊的網(wǎng)絡(luò)，通常為漏極開路I/O和主/從多點結(jié)構(gòu)。并在數(shù)據(jù)線的靠近主機(jī)端接一個上拉電阻至5V電源，整個網(wǎng)絡(luò)由三部分組成。分別為主機(jī)與控制軟件、連接線與相連接器、單總線器件。圖1所示是用單總線溫度傳感器DS18B20構(gòu)成的單總線微網(wǎng)原理圖。任何標(biāo)準(zhǔn)的微控制器，如時鐘頻率不低于1.8MHz的8051或采用115.2kbps通用異步收發(fā)器（UART）的PC機(jī)都可以作為微網(wǎng)的主機(jī)。該電路利用時隙的長短表示二進(jìn)制的“1”或“0”，在數(shù)據(jù)速率為14.4kbps(115.2/8=14.4)時，PC機(jī)可以在7ms內(nèi)查找到總線上的某個節(jié)點開始接收數(shù)據(jù)。

DS0621-SDK專業(yè)軟件開發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部帶有TMEX軟件（相關(guān)資料可從Maxim公司網(wǎng)站獲得），微網(wǎng)通訊協(xié)議采用CMOS/TTL邏輯電平，其中“0”電平不高于0.8V、“1”電平不低于2.2V，工作電壓范圍為2.8～6V，由單總線器件內(nèi)部的二極管和電容從數(shù)據(jù)線上“盜電”提供。數(shù)據(jù)傳輸模式半雙工方式，位流（包括數(shù)據(jù)與回波）將在一對雙絞線上傳輸，雙絞線可選用廉價、通用的5類、低容性負(fù)載的非屏蔽電話線。DS9097 COM端口適配器用于RS232微網(wǎng)的接口。

在微網(wǎng)上傳送的數(shù)據(jù)通常與時隙相對應(yīng)，例如，在給某單總線器件寫邏輯“1”時，主機(jī)將保持總線為低電平、且保持低電平的時間不超過15μs；在寫邏輯“0”時，主機(jī)需保持總線為低電平的時間至少為60μs，以便在最霈的條件下不產(chǎn)生誤碼，由于每個單總線器件均由內(nèi)置振蕩提供時鐘，因此，系統(tǒng)不需要提供額外時鐘。圖2是通過由內(nèi)置半波整流器從數(shù)據(jù)總線獲得工作電壓的電路原理圖，當(dāng)數(shù)據(jù)總線被上拉至高電平時，半波整流器的二極管導(dǎo)通，并為800pF的電容充電。當(dāng)器件為主機(jī)發(fā)送信號（邏輯“1”或邏輯“0”）時，數(shù)據(jù)線被拉至低電平，在此期間，電容上存儲的電荷將用于為芯片內(nèi)部的振蕩器及控制電路供電，直到數(shù)據(jù)線恢復(fù)到2.8V以上時，整流二極管再次導(dǎo)通為電容被充能量。在微網(wǎng)系統(tǒng)啟動工作時，主機(jī)首先將總線置為低電平保持480μs以使系統(tǒng)復(fù)位；接下來主機(jī)將查詢總線上各個從機(jī)發(fā)出的在線脈沖，如圖3所示，復(fù)位脈沖后面跟隨的在線脈沖表明DS18B20已準(zhǔn)備就諸，可以接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。此后，主機(jī)通過呼叫從機(jī)地址及發(fā)送器件所屬家庭的特定指令即可實現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)間的數(shù)據(jù)傳送。圖4是以溫度傳感器DS18B20為例說明傳送信息的時隙圖，在執(zhí)行寫，主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，同時寫時隙被初始化，每次寫操作時間不得低于60μs，而且兩次寫操作之間應(yīng)有1μs的恢復(fù)時間。DS18B30在數(shù)據(jù)線為低電平后的15μs至60μs之間從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)，如果在此期間數(shù)據(jù)線為高電平，則DS18V20被寫入“1”；如果數(shù)據(jù)線與低電平，則DS18B20被寫入“0”。因此，寫“1”時，主機(jī)將數(shù)據(jù)線置低，并在15μs內(nèi)釋放數(shù)據(jù)線，以使其恢復(fù)至高電平。寫“0”時，主機(jī)則將數(shù)據(jù)線置為低電平，并保持至少60μs。主機(jī)從DS18B20讀取數(shù)據(jù)的時隙與寫操作相似，可參考圖4。

    單總線器件的識別碼存儲在光刻ROM內(nèi)，唯一的48位序列號表示其節(jié)點地址。共有248個不同的序列號，因此，LAN上不會出現(xiàn)重復(fù)的節(jié)點地址，這也是微網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)于其他現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的一個主要特點。