1 wire интерфейс принцип работы и применение

Для подключения датчиков DS18B20 к микроконтроллеру AVR требуется подтягивающий резистор 4.7 кОм между сигнальной линией и питанием. Настройте UART на скорости 9600 бод, если используете программную эмуляцию протокола. Конфликты на шине устраняются строгим соблюдением временных диаграмм – минимальный слот передачи составляет 60 микросекунд.

Однопроводные системы Dallas Semiconductor позволяют передавать и энергию, и сигналы по одному медному проводнику сечением 0.5 мм². В режиме паразитного питания устройства потребляют до 1.5 мА в активной фазе, что требует установки буферного конденсатора 100 мкФ рядом с датчиком. Температурные сенсоры серии MAX31820 сохраняют калибровочные коэффициенты в EEPROM объемом 64 байта.

Адресация ведомых узлов реализуется через 64-битные идентификаторы, где младший байт содержит код семейства. Для поиска оборудования на линии применяется алгоритм двоичного дерева с фиксацией состояний на 15 микросекунд. В системах с 25+ устройствами рекомендуется сегментировать сеть через повторители DS2409, снижающие емкостную нагрузку.

Как организовать обмен данными по 1-Wire

Для подключения устройств с однопроводной шиной достаточно одного сигнального проводника и земли. Напряжение питания – от 2,8 В до 5,5 В, ток потребления не превышает 1,5 мА. Скорость передачи – до 15,4 Кбит/с в стандартном режиме и до 125 Кбит/с в ускоренном.

Типовые схемы подключения

Используйте резистор 4,7 кОм для подтяжки линии к питанию. Для длинных линий (более 100 м) добавьте буферный усилитель, например, DS2480B. При работе в шумной среде применяйте витую пару с экраном.

Примеры устройств

DS18B20 – цифровой термометр с точностью ±0,5°C. DS2431 – EEPROM на 1024 бит с защитой от записи. DS2413 – двуканальный программируемый ключ с током нагрузки до 20 мА.

Для управления подойдут микроконтроллеры с аппаратной поддержкой (Maxim 1-Wire Master) или программная эмуляция через GPIO. Готовые библиотеки доступны для Arduino, STM32 и Raspberry Pi.

Передача данных по одной линии: практические шаги

Для передачи информации по единственному каналу используйте протоколы с временным разделением сигналов. Например, в Dallas 1-Wire применяется строгий тайминг импульсов: логический «0» – 60 мкс, «1» – 15 мкс. Настройте таймер микроконтроллера с точностью ±5%.

Алгоритм обмена:

• Инициализация – ведущий формирует импульс сброса (480 мкс), затем ждет ответа ведомого (60–240 мкс).
• Передача команд – каждый байт отправляется младшим битом вперед с паузой 1 мкс между битами.
• Чтение ответа – после запроса ведущий переключает линию на вход и считывает уровень в течение 15 мкс.

Для стабильной связи:

• Подключайте устройства через подтягивающий резистор 4.7 кОм.
• Ограничивайте длину линии 200 м при скорости до 16 кбит/с.
• Используйте экранированный кабель при наличии помех.

Пример кода для AVR (GCC):

#define OW_LOW()  DDRB |= (1<
Где используют 1-Wire в современных устройствах
Системы мониторинга и контроля
Технология 1-Wire применяется в датчиках температуры, влажности и давления. Например, термометры DS18B20 встраивают в промышленные холодильники, серверные стойки и теплицы. Они передают данные на расстоянии до 300 метров по двухпроводной линии, потребляя менее 1 мкА в режиме ожидания.
Идентификация и защита
Микросхемы iButton (DS1990A) используют как электронные ключи. Их встраивают в пропускные системы, медицинские браслеты и логистические метки. Корпус из нержавеющей стали выдерживает температуру от -40°C до +85°C, что делает их устойчивыми к внешним воздействиям.
Примеры устройств:
• Считыватели для умных домов (KeeLoq, Cyfral).

• Датчики в автомобильных диагностических системах (Audi, BMW).
• Контроль расхода воды в счетчиках с NFC (DS2438).
Для интеграции выбирайте драйверы с поддержкой 3.3В/5В (DS2482-100) и экранированные кабели длиной до 50 метров.
Как организован обмен данными по однопроводной линии
Для передачи информации используется временная модуляция: логические уровни кодируются длительностью импульсов. Микросхема ведомого устройства синхронизируется по спаду сигнала от ведущего.
Алгоритм передачи

Инициализация: ведущий формирует импульс сброса (480 мкс), затем отпускает линию. Ведомые отвечают импульсом присутствия (60–240 мкс).
Запись бита «1»: короткий низкий уровень (1–15 мкс), затем пауза до конца временного слота (60 мкс).
Запись бита «0»: низкий уровень удерживается 60 мкс без паузы.
Чтение: ведущий создает слот 15 мкс, затем анализирует уровень через 1–45 мкс. Короткий ответ – «1», отсутствие ответа – «0».

Требования к линии

Максимальная длина – 200 м при скорости 16,3 кбит/с.
Подтягивающий резистор 4.7 кОм к питанию обязателен.
Паразитное питание допускает ток до 1.5 мА на устройство.

Для отладки подключите осциллограф к линии: проверьте длительность импульсов и отсутствие дребезга.