单总线解析与DS2401驱动程序设计

1 单总线协议（1-wire）

定义：主机和从机通过1根线进行通信，在一条总线上可挂接的从器件数量几乎不受限制。特点：这是由达拉斯半导体公司推出的一项通信技术。它采用单根信号线，既可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的。优点：单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等。

注意：总线上拉电阻选择

2 单总线通信过程

2.1 初始化

初始化过程 = 复位脉冲 + 从机应答脉冲。

主机通过拉低单总线480 ~ 960 us产生复位脉冲，然后释放总线，进入接收模式。主机释放总线时，会产生低电平跳变为高电平的上升沿，单总线器件检测到上升沿之后，延时15 ~ 60 us，单总线器件拉低总线60 ~ 240 us来产生应答脉冲。主机接收到从机的应答脉冲说明单总线器件就绪，初始化过程完成。

2.2 写间隙

写间隙有两种，包括写0的时间隙和写1的时间隙。

当数据线拉低后，在15 ~ 60 us的时间窗口内对数据线进行采样。如果数据线为低电平，就是写0，如果数据线为高电平，就是写1。主机要产生一个写1时间隙，就必须把数据线拉低，在写时间隙开始后的15 us内允许数据线拉高。主机要产生一个写0时间隙，就必须把数据线拉低并保持60 us。

2.3 读时间隙

当主机把总线拉低是，并保持至少1 us后释放总线，必须在15 us内读取数据。

3 DS2401简介

DS2401 增强型硅序列号是一款低成本的电子注册码，以最少的电接口（通常只需一个微处理器端口）提供绝对、唯一的识别功能。内含一个工厂刻入的 64 位 ROM，其中包括： 48 位唯一序列码、 8 位 CRC 校验码和 8 位家族码 (01h)。数据采用 1-Wire 协议，仅通过一个信号引线和一个地回路串行传输。用于读取和写入器件的电源可以由数据线本身产生，无需外部供电。

3.1 复位脉冲和在线应答脉冲的复位过程

从下图看知道复位信号是单片机下拉总线480us~960us,然后释放总线，也就是改单片机IO口为输入状态。60us后读取总线时间，读取总线电平必须在释放总线后60us但是不能超过240us时间。如果读取到低电平，那么表示复位成功。

3.2 写 0（Write 0）

主机拉低总线后，需要保持60us以上，但是不能超过120us.

3.3 写 1（Write 1）

主机要产生一个写1时间隙，就必须把数据线拉低，在写时间隙开始后的15 us内允许数据线拉高，15us后从机就开始读取总线的电平，期间不可以改变总线状态。

3.4 读数据（Read Data）

当主机把总线拉低是，并保持至少1 us后释放总线，必须在15 us内读取数据。

4 DS2401驱动程序设计

DS2401 内建 ROM 仅由单根数据线访问。依据 Dallas 的 1-Wire 协议，可以从中提取 48 位序列码， 8 位家族码和 8 位 CRC 校验码。 1-Wire 通信协议规定总线的收发按照特殊时隙下的总线状态进行、由主机发出的同步脉冲下降沿初始化。所有数据读写都按照低位在前的原则。

8 位 CRC 校验码算法设计

1. static unsigned char CRC8Calculate(void *pBuf ,unsigned pBufSize)  2. {  3.     unsigned char retCRCValue=0x00;  4.     unsigned char *pData;  5.     int i=0;  6.     unsigned char pDataBuf=0;  7.   //  retCRCValue=0x01;  8.     pData=(unsigned char *)pBuf;  9.    // pDataBuf=pData[0];  10.    // cout<<hex<<pDataBuf<<endl;  11.   12.      while(pBufSize--)  13.      {  14.          pDataBuf=*pData++;  15.          for(i=0;i<8;i++)  16.          {  17.              if((retCRCValue^(pDataBuf))&0x01)  18.              {  19.                  retCRCValue^=0x18;  20.                  retCRCValue>>=1;  21.                  retCRCValue|=0x80;  22.              //    printf("i=%d;retCRCValue=%x\n",i,retCRCValue);  23.              }  24.              else  25.              {  26.                    retCRCValue>>=1;  27.              //     printf("i=%d;retCRCValue=%x\n",i,retCRCValue);  28.              }  29.             pDataBuf>>=1;  30.          }  31.   32.      }  33.      return retCRCValue;  34. }  1. //the cyclic redundancy check  2. void crc(unsigned char byte)  3. {  4. unsigned char crc,bit0,cbit,r;  5. int i;  6. crc=peekb(0x60);  7. for(i=0;i<=7;i++)  8. {  9. cbit=crc&0x01;  10. bit0=byte&0x01;  11. crc=crc>>1;  12. r=cbit^bit0;  13. if(r==1)  14. {  15. crc=crc^0x8c;  16. }  17. byte=byte>>1;  18. }  19. pokeb(0x60,crc);  20. }   21. //end of crc  接口设计：1. //******************************DS2401初始化*************************  2.   3. unsigned char DS2401Init(void)  4. {  5.     unsigned char result;  6.     DelayNus(G);  7.     DS2401IO = 0; // Drives DQ low  8.     DelayNus(H);  9.     DS2401IO = 1; // Releases the bus  10.     DelayNus(I);  11.     if(DS2401IO==0)  12.     result = 1;  13.     else   14.     result = 0;  15.     DelayNus(J); // Complete the reset sequence recovery  16.     return result; // Return sample presence pulse result  17.     //1代表初始化成功，0代表失败  18. }  19.   20. //******************************发送读写命令*************************  21. void SendOrderToDS2401(unsigned char order)  22. {  23.     unsigned char Temp = 8;  24.     while(Temp)  25.         {  26.         if(order&0x80)  27.             {  28.             DS2401IO = 0;  29.             DelayNus(4);//拉低10us  30.             DS2401IO = 1;//拉高  31.             DelayNus(200);  32.             }  33.         else  34.             {  35.             DS2401IO = 0;  36.             DelayNus(100);//拉低100us  37.             DS2401IO = 1;//拉高  38.             DelayNus(200);  39.             }  40.         Temp--;  41.         order<<=1;  42.         }  43.    44. }  45.   46. //*****************************对2401写一位数据**********************  47. void DS2401WriteBit(bit b)  48. {  49.     if (b)  50.     {  51.     // Write '1' bit  52.     DS2401IO = 0; // Drives DQ low  53.     DelayNus(A);  54.     DS2401IO = 1; // Releases the bus  55.     DelayNus(B); // Complete the time slot and 10us recovery  56.     }  57.     else  58.     {  59.     // Write '0' bit  60.     DS2401IO = 0; // Drives DQ low  61.     DelayNus(C);  62.     DS2401IO = 1; // Releases the bus  63.     DelayNus(D);  64.     }  65. }  66.   67. //*****************************对2401读一位数据**********************  68.   69. unsigned char  DS2401ReadBit(void)  70. {  71.     unsigned char result;  72.     DS2401IO = 0; // Drives DQ low  73.     DelayNus(A);  74.     DS2401IO = 1; // Releases the bus  75.     DelayNus(E);  76.     result = DS2401IO ;; // Sample the bit value from the slave  77.     DelayNus(F); // Complete the time slot and 10us recovery  78.     return result;  79. }  80. //*****************************对2401写一个字节数据**********************  81.   82. void OWWriteByte(int value)  83. {  84.     unsigned char loop;  85.     for (loop = 0; loop < 8; loop++)  86.     {  87.     DS2401WriteBit(value & 0x01);  88.     value >>= 1;  89.     }  90. }  91. //*****************************对2401读一个字节数据**********************  92.   93. unsigned char OWReadByte(void)  94. {  95.     unsigned char loop, result=0;  96.     for (loop = 0; loop < 8; loop++)  97.     {  98.         result >>= 1;  99.         if (DS2401ReadBit())  100.         result |= 0x80;  101.     }  102.     return result;  103. }  104.   105. //******************************读DS2401 ID 号*************************  106. void ReadDS2401ID(void)  107. {  108.       109.     unsigned char Temp=0;  110.     while(1)  111.         {  112.         if(DS2401Init())  113.             {  114.                 DS2401WorkOK = 1;//表示DS2401初始化成功  115.                 break;  116.             }  117.         else Temp++;  118.         if(Temp>=10)  119.             {  120.                 DS2401WorkOK=0;//初始化10次失败的化，表示DS2401工作不正常  121.                 break;  122.             }  123.         }  124.     if(DS2401WorkOK)  125.         {  126.         OWWriteByte(0x33);//发送读命令码  127.         for (Temp=0;Temp<8;Temp++)  128.             {  129.                 IDCode[Temp] = OWReadByte();//读一个字节，总共8个  130.             }  131.         }  132.    133. }

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