Шина 1-Wire

Общая информация

1-Wire - это комплексный стандарт, объединяющий в себе протокол передачи данных и физический интерфейс подключения. Используется для подключения устройств поддерживающих данный протокол по двух- или трехпроводной схеме: цифровых датчиков температуры, идентификаторов iButton и других.

Основной документ при проектировании шины — инструкция от разработчика 1-Wire.

Устройства Wiren Board поддерживают:

• цифровой датчик температуры 1-Wire DS18B20.

Проблемы сети 1-Wire

Для передачи данных в сети 1-Wire используется один провод, поэтому значительное влияние на сигнал в линии оказывают топология сети, электромагнитные помехи и физические параметры линии.

Топология сети

Для организации шины 1-Wire рекомендуется линейная или шлейфовая топология сети:

1. Линейная топология. Общая шина 1-Wire от ведущего до самого дальнего ведомого устройства, другие ведомые устройства подключены к шине отрезками < 3 м.
2. Шлейфовая топология. Общая шина 1-Wire от ведущего до самого дальнего ведомого устройства, другие ведомые устройства подключены к шине отрезками > 3 м.
3. Топология «Звезда». Шина 1-Wire разделяется у ведущего устройства или на некотором расстоянии от него на несколько ветвей различной длины. Ведомые устройства подключаются либо вдоль, либо на концах ветвей. Сети с такой топологией сложнее всего сделать надежными. Соединение ветвей представляет собой несогласованные импедансы, а отражения от концов ветвей могут проходить большое расстояние и вызывать ошибки передачи данных. Поэтому данная топология не рекомендуется к использованию.

• 

  Линейная топология

• 

  Шлейфовая топология

• 

  Топология «Звезда»

Физические параметры сети

Сигнал (чтение 1) в нагруженной сети 1-Wire с пассивной подтяжкой

Размер сети 1-Wire напрямую ограничен её суммарной емкостью. Этот параметр, совместно с номиналом подтягивающего резистора, определяет постоянную t = RC — время восстановления уровня логической единицы. Слишком медленный рост напряжения на шине приводит к сбоям при передаче данных. Основной вклад в емкостную нагрузку вносят общая протяженность линии и количество подключенных устройств.

Электромагнитные помехи

Для защиты шины 1-Wire от наводок прокладывайте ее вдали от мощных источников электромагнитных помех (силовых кабелей, электродвигателей, частотных преобразователей, импульсных блоков питания и др.). Если пересечения шины и силовых линий неизбежны, выполняйте их под прямым углом.

Экранированный кабель может снизить помехи на линии, но увеличит емкостную нагрузку на шину. Если вы используете экранированный кабель, то экран с одной стороны (около ведущего устройства) соедините с GND (общим проводом).

1-Wire в устройствах Wiren Board

1-Wire в устройствах Wiren Board имеет пассивную подтяжку резистором 3 кОм между шиной Data и VCC — внешний резистор не нужен.

Устройства с поддержкой 1-Wire:

• контроллеры Wiren Board 6, 7, 8;
• модуль расширения WBE2-I-1-WIRE;
• преобразователь для термометров 1-Wire в RS-485 WB-M1W2 v.3;
• датчик WB-MS v.2.

Поддерживаемые устройства 1-Wire:

• цифровой датчик температуры 1-Wire DS18B20.

Подключение датчиков витой парой

Рекомендации по подключению:

• используйте линейную или шлейфовую топологию сети;
• общая емкостная нагрузка на шину не должна превышать 5 нФ;
• используйте для прокладки шины кабель UTP Cat.5e и выше, максимальная взаимная ёмкость таких кабелей не превышает 5.6 нФ / 100 м. Датчик DS18B20, подключенный кабелем (UTP Cat.5e с медной жилой) длиной 100 м, работает стабильно на всех устройствах;
• 1 датчик DS18B20 увеличивает емкость линии примерно на 0.15 нФ, что эквивалентно 3 м кабеля;
• подключение по витой паре — 1 пара (DATA, GND), 2 пара (VCC, GND), жилы GND соединить между собой. При использовании экранированной витой пары — экран со стороны ведущего устройства соединить с GND;
• используйте подключение датчиков по трем проводам с питанием от ведущего устройства (+5В, GND, DATA).