Zbernica 1-Wire

1-WireZbernica

---

Ako už z názvu vyplýva ide o jednovodičové sériove rozhranie s možnosťou polo duplexnej obojsmernej komunikácie. Zbernica sa skladá v podstate z dvoch vodičov a to dátového a zemiaceho. Dátový vodič slúži zároveň na napájanie zariadeni pripojených na tuto zbernicu.

Oblasti použitia napr:

- identifikačné systémy

- senzory (teploty, vlhkosti a podobne )

- digitálne potenciometre a iné

Vlastnosti:

- dĺžka vodiča až 100m

- na jednu linku je možné pripojiť do 150 zariadení s unikátnym sériovým číslom

- zabezpečenie pomocou 8-bitového CRC kódu

- obojsmerná poloduplexná prevádzka

- identifikácia zariadenia na základe 8-bajtového sériového čísla a 1-bajtovej informácie o type zariadenia

- realizácia prepojenia je pomocou skrútenej dvojlinky – twisted pair

Zapojenie: Zariadenia sú trvalo pripojené na napájacie napätie „PullUp“ rezistor obr.1

Komunikacia

Komunikácia je inicializovaná mikropočítačom zmenou úrovne napätia na zbernici na 0 V. Komunikácia je založená na takzvaných „časových slotoch“, čiže od závislosti doby trvania poklesu úrovne napätia je slave zariadením identifikovaný typ operácie (zápis log.1 alebo log.0, čítanie log.1 alebo log.0, reset a identifikácia zariadenia).

Inicializácia

- Na začiatku uPC (master) ztiahne zbernicu k zemi (cez pull up rezistor) na minimálne 480us, potom ju uvoľní.

- Na uvoľnenie zbernice a vrátenie do kľudového stavu je potrebných 60us. Po tejto dobe je možné prečítať stav zbernice.

- Ak je na zbernici pripojené nejaké zariadenie, odpovedá ztiahnutím zbernice na dobu 60 až 240 us. Ak sa na zbernici nenacháda žiadne zariadenie, zbernica ostáva po celú dobu v kľudovom stave.

- Celková dĺžka trvania inicializačného procesu je minimálne 2x480us, teda až po dobe 960us môže prísť ďalší signál od mástra.

Vysielanie

Log 1

- stiahnutie zbernice po dobu mnimálne 1us.

- uvoľnenie zbernice.

- dĺžka slotu pre zápis je v rozsahu 60 až 120us.

Log 0

- stiahnutie zbernice po dobu mnimálne 60us.

- uvoľnenie zbernice.

- dĺžka slotu pre zápis je v rozsahu 60 až 120us.

Čítanie

- čítanie je inicializované mástrom. Ten najprv stiahne zbernicu po dobu minimálne 1us, následne ju uvoľní.

- následuje čítanie zbernice mástrom. To je inicializované po minimálne 15us od začiatku slotu (ten je určený počiatkom stiahnutia zbernice mastrom).

- ak slave chce vyslať log 1, ponechá zbernicu uvoľnenú až do konca slotu (master prečíta log 1 - uvoľnená zbernica).

- ak slave chce vyslať log 0, ztiahne zbernicu (master prečíta log 0 - ztiahnutá zbernica).

- celková dĺžka slotu čítania je 60 až 120us.

Priebeh komunikacie na zbernici 1Wire

Každé zariadenie obsahuje výrobcom nastavenú 64-bitovú informáciu v internej ROM pamäti. Prvých horných 8 bitov slúži na zabezpečenie CRC kódom, potom nasleduje 48-bitové sériové číslo zariadenia a dolných 8 bitov tvorí kód identifikujúci typ zariadenia. Táto 64-bitová informácia je unikátna pre každé vyrobené zariadenie s možnosťou tak jednoznačnej identifikácie aj viacerých zariadení rovnakého typu pripojených na jednu linku. Master vyšle resetovací impulz a Slave mu odpovie

V našom prípade sme pracovali so snímačmi teploty s označením DS18B20. Preto sú na obrázkoch vyššie použité pre lepšie pochopenie komunikácie na zbernici informácie z datasheetu snímača DS18B20 [[1]].

Teplotný Senzor DS18B20

Popis

• napájanie je 3,0V – 5,5V
• rozsah meranej teploty od –55°C do +125°C (-67°F do +257°F)
• presnosť 0,5°C v rozmedzí –10°C do +85°C
• rozlíšenie senzora je voliteľné v rozsahu 9 až 12 bit

Funkcia zariadenia

Zariadenie ma za úlohu odmerať teplotu na viacerých snímačoch (v tomto prípade dvoch). Následne tieto hodnoty zobraziť na displeji.
Snímače sú pripojené k zberici 1-wire. Identifikácia jednotlivých snímačov je základe ich jedinečného sériového čísla.
Snímače využívajú v zapojení tri vodiče. Dátový vodič, vodič pre napájanie snímača a spoločný neutrálny vodič.

Schéma zapojenia snímača
[[Súbor:]] - tu vlozit obrázok DS18B20_externe_napajanie (v zlozke s obrazkami)

Bloková schéma celého zapojenia
- tu vlozit blokovku zapojenia procak + LCD + snimače + zdroj (ešte nemame urobenu blokovku)

Program

Program je písaný v jazyku C, v AVR Studio 4, určenom pre prácu so zariadeniami firmy Atmel.
Použitý je 8-bitový mikrkontrolér s označením ATmega16.
Pre komunikáciu so snímačmi teploty je použitý pin 0 portu A.
Pre komunikáciu s LCD displejom sú využívané piny 0 až 5 portu C.

Využívané piny

Port A

pin 0: 1-wire komunikacia

Port C

pin 0: treti datovy bit
pin 1: druhy datovy bit
pin 2: prvy datovy bit
pin 3: nulty datovy bit
pin 4: enable pin
pin 5: RS pin