您当前的位置:五五电子网电子知识电工技术经验交流DS2480B 1-Wire时序的理解及配置 正文
DS2480B 1-Wire时序的理解及配置

DS2480B 1-Wire时序的理解及配置

点击数:7521 次   录入时间:03-04 11:48:48   整理:http://www.55dianzi.com   经验交流

因此,根据附录B中最差情况(1.5mA IWEAKPU,9mA IACTPU)计算,并且参考“四个从器件的9µs恢复时间”这一配置为参考,可以得知DS2480B至少可以处理31个从器件。因此,标准速度下DS2480B驱动器的驱动强度至少为2.2kΩ有源上拉电阻的8倍。

高速模式

对于单从机网络,在高速模式下,1-Wire从器件数据资料通常通常规定采用2.2kΩ上拉电阻和2.8V最低上拉电压时最小恢复时间为2µs。根据上文提及的应用笔记3829,温度高于等于-5°C时,高速模式下的恢复时间为1.37 × N + 0.5µs (N为从器件个数)。因此,一个从器件的恢复时间为1.87µs,两个从器件为3.24µs,三个从器件为4.61µs,四个从器件为5.98µs。

因此,以"两个从器件的恢复时间为3.24µs"为参考,并按比例缩减为1.8个从器件的恢复时间为3µs,然后在高速模式下,按最坏情况执行同样的计算,可以得出DS2480B至少可以处理9个从器件。因此,高速模式下DS2480B驱动器的驱动强度至少为2.2kΩ有源上拉电阻的5倍。
  • VIAPYO通常大于按最差情况计算时的假定值。
  • 只要电压升高至足以被认为是时隙结束,则从器件允许不完全再充电。
  • DS2480B的VIH1也许低于数据资料中规定的最小值。
然而,通信的可靠性将受到了影响,由此导致的重试将使响应速度降低,吞吐量减小。

总结

1 - Wire网络的可靠性同时取决于主机(驱动器)和从器件。运行于标准速度时,DS2480B 1-Wire驱动器采用伸缩速率并设置tLOW1 = 8µs、tDSO = tREC0 = 9µs时,可实现最优的性能。1.37V/µs的压摆率是一个较理想的设置。此时1-Wire从器件速率范围为15µs至54µs。只有一个从器件并且时基低于54µs时,系统将无法工作。下降沿摆率变为1.65V/µs或2.2V/µs,会增加网络中“临界”从器件正常工作的机会。为了适应那些速度较慢的1-Wire从器件(例如,60µs),必须将tHIGH1和tLOW0延长6µs,分别变为55µs和63µs。然而,当前版本的DS2480B尚不支持该功能。

以采用1-Wire驱动器的免费WINOOWs软件OneWireViewer为例。标准速率下,OneWireViewer软件默认tLOW1 = 8µs、tDSO = 6µs、压摆率1.37V/µs。如上所述,将有必要将tDSO增加至9µs,OneWireViewer 4.01和更高版本将tDSO默认值改为9µs,从而适应本应用笔记的推荐值。tLOW1和压摆率的默认值分别保持为8µs和1.37V/µs。

DS2480B是强上拉1-Wire驱动器。相比采用2.2kΩ上拉电阻的电路而言,标准速度和高速模式下DS2480B的驱动能力至少为该电路的8倍和5倍。

附录A

选择配置参数值

写1和读数据时隙由tLOW1、tDSO和 tHIGH1三部分组成,有64种组合,如表3所示。tDSO越长(写0时隙时为tREC0),网络再充电(恢复)需要的时间越长。然而, tLOW1和tDSO设为最大值时,采样时间点会推迟至时隙开始25µs后才开始采样。采样点也就是DS2480B读1-Wire总线的时间点。

表3. 时隙周期与tLOW1和tDSO的对应关系 tLOW1 (µs)tDSO (µs)3456789108606162636465666796162636465666768106263646566676869116364656667686970126465666768697071136566676869707172146667686970717273156768697071727374
1-Wire从器件的内部时基变化范围为15µs至60µs。因此,从器件发出信号0做为响应时,可以在时隙开始15µs后,停止总线拉低。压摆率设为1.37V/µs (标称值)时,从器件响应时隙,并在电压达到2.2V左右或tLOW1大约2µs后启动其定时器。为确保在这样快的从器件时仍然可以读到信号0,采样时间点不得晚于时隙开始后2 + 15 =17µs。所有周期不超过66µs的时序都符合这一条件。另一个从器件可能响应时隙,并在电压达到大约0.8V或tLOW1大约3µs后启动其定时器,并在60µs后停止拉低总线。在这种情况下,1-Wire总线可以在时隙开始后63µs开始充电。为了能将恢复时间设为最小值3µs,时序周期应取最小值66µs。快速的压摆率可使这一时间点与从器件开启定时器的时间点更加靠近。这可以稍微改善恢复时间,但若驱动器未接线路终端,这样做也增加了振铃。

如果写1和读数据时隙周期不为66µs会发生什么?快速1-Wire从器件支持较短的时序周期。但是,时隙周期每减小1µs,最慢的从器件的响应时间必须快1µs。在时隙周期为60µs的极限条件下,网络中能正常工作的最慢的从器件不能低于54µs。慢较的1-Wire从器件允许时隙周期超过66µs。然而,时隙周期每增加1µs,速度最快的从器件必须慢1µs以保持其在网络中的可读性。在时隙周期为74µs的极限条件下,网络中能正常工作的最快的从器件不能高于23µs。随机选择的1-Wire从器件中不满足上述最后一个条件的概率很低。因此,时隙周期小于64µs或大于68µs时可靠性较差。多数1-Wire从器件的速度大约为15µs到60µs这一范围的中心值,低于54µs的器件比较罕见。

由于选择的tDSO值也适用于写0时隙时再充电的tREC0,因此tREC0应尽可能设为最大值。该值取最大值决定了tLOW1 = 8µs和tDSO = 9µs时器件性能较佳(表3中的高亮部分)。再从从器件的角度来分析写0时隙,从器件在tLOW0大约3µs后启动定时器并在60µs后读数据(采样)。由于时隙开始57µs之后tLOW0结束,因此6µs后从器件开始采样,此时tREC0几乎结束。为了保证从器件不错过写0时隙的最后一阁采样点,其时基绝不能低于54µs。该要求也保证了读0时隙的最短恢复时间和写0时隙一样,即9µs。

附录B

DS2480B可以驱动多少个从器件?

这一问题并不能简单的回答。1-Wire从器件与理想电容器还是有些区别。不过,可以用一个电容模型来描述其工作情况,电压低于某一固定值时该电容模型呈现低容值,电压大于该值时该电容模型呈现高容值。大电容值相当于寄生电源电容,用于从器件的再充电过程。

为加快充电过程,DS2480B用2级电流源代替电阻。开始时先用小电流IWEAKPU充电,然后再采用较大电流IACTPU充电。图4中上升沿详细描述了这一过程。

图4. 上升沿
图4. 上升沿

在t1时刻,下拉(主机或从器件)结束且弱上拉电流开始对1-Wire总线充电。总线上的负载和DS2480B的IWEAKPU值决定了上升斜率。在t2时刻,总线电压超过门限电压VIAPO。此时DS2480B充电电流切换到相对较大的电流IACTPU。因此,1-Wire总线电压开始快速上升。当t3时刻电压超过门限VIAPYO时,定时器开始计时,使IACTPU继续保持2µs (tAPUOT,伸缩模式)或0.5µs (高速模式)。定时结束后,IWEAKPU继续为1-Wire总线供电,直到DS2480B启动下一个时序或通讯周期。

采用恒定电流源对电容充电可以使用下面的公式进行描述:

V(t) = ICHARGE × t / C(等式1)

设定V(t) = VIAPO,令IWEAKPU等于ICHARGE,可以从等式(1)中得到到达门限值VIAPO的时间t2等于:

t2 = C × VIAPO / IWEAKPU(等式2)

t2时,充电电流从IWEAKPU变为IACTPU,并持续充电使电压由VIAPO达到并超过VIAPYO。将等式2展开可推导出充电至VIAPRO的时间t3等于:

t3 = C × [(VIAPTO - VIAPO) / IACTPU + VIAPO / IWEAKPU](等式3)

估算DS2480B可以驱动的从器件数目时,有必要将再充电过程分为三个阶段,并对每阶段进行单独分析。

Phase 1Recharge from 0 to 3.6V, the lowest VIAPTO. The end of this phase approximately coincides with the beginning of the slave's recharge. The slave's low capacitance applies.Phase 2Recharge continues with IACTPU until tAPUOT expires. The slave's high capacitance applies.Phase 3Recharge continues with IWEAKPU until the next time slot begins. The slave's high capacitance applies.
估算DS2480B可以驱动的从器件数目时,有必要将再充电过程分为三个阶段,并对每阶段进行单独分析。 充电周期第1阶段用等式3计算。第2阶段用等式1计算,令ICHARGE等于IACTPU,t等于tAPUOT。这样可以得到在剩余时间内IACTPU继续充电所引起的电压增量。对于第三阶段,计算充电剩余时间,并用等式1确定IWEAKPU引起的额外电压变化。在给定从器件数目条件下,如果第2阶段和第3阶段时VIAPYO的电压变化导致其高于或等于工作电压,则器件完成了完全充电。能够满足这一条件的最大从器件数就是所期望的结果。这种算法可以用电子表格来实现,其中从器件数目做为变量。

经过上述计算后,可得到伸缩模式下可驱动的从器件数目是31。注意,该数字是一个保守的估计。实际可驱动的从器件数目要更多。表4列出了计算时用到的输入参数值。

上一页  [1] [2] [3]  下一页


本文关键字:暂无联系方式经验交流电工技术 - 经验交流