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1 线接口。 无线电电子电气工程百科全书

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什么是1-Wire?

1-Wire 单线接口由达拉斯半导体公司于 90 年代末开发,受到开发人员的监管,用于三个主要应用领域:

1线接口。 1-Wire 是一种简单且廉价的自动化技术。

  • 特殊 MicroCAN 外壳中的设备,用于解决信息识别、传输或转换问题(iButton 技术),
  • 对集成组件的内置存储器进行编程,
  • 自动化系统(1-Wire 网络技术)。

如果第一个应用在世界市场上广为人知,并且长期以来一直受到人们的欢迎,而第二个应用成功地提供了通过达拉斯半导体公司制造的少量外部引脚轻松重新配置半导体组件功能的能力,那么自动化系统基于1-Wire总线的技术尚未得到足够的认可。 以前,这种情况是由一组极其有限的用于组织自动化领域应用程序的组件决定的。 然而,最近有越来越多的报道和在各个领域使用1-Wire接口的具体例子,越来越多的开发人员对这项技术表现出了兴趣,这主要是由于单线范围的显着扩展成分。

那么这个网络标准有什么特别之处呢? 事实上,作为通过单线传输信息的介质,最常见的是使用传统的电话线,因此,这种情况下的交换率不高。 然而,如果我们仔细分析大多数需要自动化的对象,那么对于其中超过 60% 的对象来说,15,4 Kbps 的最大服务速率将是非常令人满意的。 1-Wire 的其他优点例如:

  • 订户可寻址性的简单和原始解决方案,
  • 简单的协议,
  • 简单的通讯线路结构,
  • 组件消耗低,
  • 轻松更改网络配置,
  • 显着长度的通信线路,
  • 整个技术的成本极低,
表明需要密切关注这一有效工具来解决各个活动领域中的复杂自动化问题。

基本原则

1-Wire-net是一种使用一根数据线和一根数据线的信息网络 可退还土制的) 电线。 因此,为了实现该网络的交换环境,可以使用包含一种或另一种非屏蔽双绞线的现有电缆,甚至普通电话线。 此类电缆在敷设时不需要任何特殊设备,单线最大长度限制由开发商规定为300m级别。

1-Wire 网络架构的基础是公共总线的拓扑,其中每个设备都直接连接到单个主干,没有任何级联连接或分支。 在这种情况下,网络结构具有一个 领导 或大师及众多 追随者。 尽管有许多特定的方法可以在多主控模式下组织单线系统的操作。

任何 1-Wire 网络的配置都可以在其运行期间任意更改,而不会干扰整个系统的进一步操作和性能,前提是在这些更改期间遵守组织单线总线的基本原则。 这种可能性的实现是由于 1-Wire 接口协议中存在用于搜索从设备的特殊命令(搜索ROM),这使您可以快速识别信息交换中的新参与者。 此类命令的标准处理速度为每秒约 75 个网络节点。

1线接口。 每个单线组件都有一个唯一的编号(地址),就像纸币一样。

由于任何配备 1-Wire 接口网络版本的设备都存在唯一的单独地址(制造商本身保证达拉斯半导体公司制造的设备不存在地址匹配),因此这样的网络具有几乎无限的地址空间。 同时,每个单线器件均可立即用作 1-Wire 网络的一部分,无需任何额外的硬件和软件修改。 单线元件是自计时半导体器件,它们之间的信息交换基于对单线介质中脉冲信号的时间间隔持续时间的变化及其测量的控制。 1-Wire 接口的信令是异步和半双工的,网络中循环的所有信息都被用户感知为命令或数据。 网络命令由主站生成,并提供各种选项来查找和寻址从属设备、即使没有直接寻址各个组件也确定线路上的活动、控制网络上的数据交换等。

1线接口。 1-Wire主端口原理图

选择 1-Wire 网络的标准速度为 15,4Kbps,首先考虑到长距离数据传输的最大可靠性,其次考虑到最广泛使用的微控制器类型的速度,主要应在实现单线总线主控时使用。 通过在各个数据位到线路的传输之间引入强制延迟(延长协议时隙),可以将交换率的值降低到任何可能的值。 或者通过切换到特殊的加速交换模式(Overdrive速度 - 高达125Kbps)来增加,这允许某些类型的单线组件在短距离、高质量的通信线路上不与其他设备过载。

1 线接口。 1-Wire 从端口图

单线接口采用标准 CMOS/TTL 逻辑电平,大多数单线组件可由外部电源供电,工作电压范围为 2,8V 至 6,0V。 使用外部电源的另一种方法是所谓的寄生电源机制,“其作用是使用 1-Wire 线路上的每个从属组件通过数据总线传输的脉冲电能,这些脉冲会累积起来”此外,单线网络的各个组件可以使用数据总线供电模式,此时接收器的能量直接来自主机通过通信线路,同时在网络中交换信息被强行制止。

1线接口。 iButton TMEX-Viewer 程序外壳的大致视图(要查看更详细的视图,请单击鼠标左键)。

也许 1-Wire 技术最吸引人的品质是设置、调试和维护几乎任何根据该标准构建的配置的网络都非常容易。 事实上,要开始使用,任何个人计算机、一个便宜的 1 线适配器和一个免费分发的达拉斯半导体公司都可以。 iButton 查看器软件。 凭借如此少量的组件,几乎任何复杂性的网络的控制和管理(建立在标准单线组件的基础上)都可以在几分钟内组织起来。 在这种情况下,iButton Viewer 程序可以让开发人员以最大的舒适度识别线路上的任何从属单线设备,并全面检查其作为配置网络的一部分运行的正确性。

领导组织

达拉斯半导体公司 (Dallas Semiconductor Corp.) 自己生产了不同类型的适配器,使任何个人计算机都能够充当主 1-Wire 网络。 其中包括适用于并行端口类型 DS1410E 的适配器、适用于 COM 端口类型 DS9097E 和 DS9097U 的适配器以及适用于 USB 端口类型 DS9490R 的适配器。 这些器件具有各种功能和设计特点,为设计人员提供了最大的设计自由度。 事实上,用户在创建电子设备方面几乎没有技能,因此可以很容易地用少量可用的电子元件自行组装用于计算机的最简单的 1-Wire 网络适配器的电路。

1线接口。 对于个人计算机的 COM 端口,可以使用基于 DS1B 微电路的各种 2480-Wire 线适配器。

通常,充当单线总线主机的不是计算机,而是简单的通用微控制器。 使用各种软件和硬件方法来组织其与 1-Wire 网络的接口。 从最简单的情况(当控制器的控制程序在与单线线路相关的功能双向输出之一上完全实现 1-Wire 接口协议)到允许您释放大量控制器资源的选项(这要归功于使用专门的控制器) 1-Wire 网络接口芯片。 此类微电路通过作为任何通用微控制器一部分的外围输入/输出节点连接到处理器,处理器充当主单线总线的角色。 例如,DS1481 器件设计为直接连接到控制器的并行交换功能输出。

 1线接口。 用于个人计算机 USB 端口的 1-Wire 线适配器。

为了构建基于具有 3V 电源的微控制器的单线系统的主机,提供了无源 DS1482 微电路,用于与标准 1-Wire 线路的信号电平进行匹配。 如果单线线路主控必须基于标准微控制器UART串行接口节点进行组织,则采用DS2480B芯片,DS2490芯片适配单线线路从内置UBS接口节点工作。 两个微电路都实现了所谓的可编程机制,用于 1-Wire 数据总线的主动上拉,从而在长问题线路中提供高质量的信号传输,并根据从机数量增加主机的负载能力它所服务的设备。 顺便说一句,上述大多数个人计算机适配器也是基于此类微电路构建的。 此外,考虑到现代Windows操作环境的特殊性,使用这些本质上是串行控制数字自动机的特殊组件可提供全面的实时单线服务。

当构建复杂的完整微处理器系统时,如果计算机时间不足以实现 1-Wire 协议,最合理的想法是将单线线路服务的单独任务分配给定制或半总线的特殊节点。定制 VLSI,用于随后通过系统骨干直接与主处理器节点配对此类数字机器。 达拉斯半导体公司甚至制定了一套用于组织名为 DS1WM 的节点的建议,该建议由 Xilinx Inc. 专家等实施。 作为 Virtex 和 Spartan 系列可编程可调矩阵的完整案例研究。 此外,达拉斯半导体公司(也被称为MCS51克隆的高速控制器供应商)发布了一款专用通信微控制器DS80C400,该微控制器包含一个内置于芯片中的1-Wire协议支持机,能够实现主动上拉机制。

1线接口。 网络向导,建立在袖珍电脑的基础上。

与使用流行的 PalmOS、Handspring 和 WinCE/PocketPC 平台的手持计算机(或 PDA(个人数字助理))相关的方向也很有前途,用于服务单线组件,包括作为 1-Wire 网络一部分运行的组件。 同时,为了将PDA连接到单线总线,需要使用专用的串行端口适配器,其特点是功耗低,并且基于使用上述1-Wire线接口芯片的电路解决方案。 目前在组织自主和移动 1-Wire 系统时,这种方法是最合理的。

在服务 1-Wire 网络时准备用于管理线路主控的软件的问题似乎也不是无法解决的。 达拉斯半导体公司iButton TMEX SDK 是一个免费分发的专业开发软件包,是专业程序员的通用工具,它大大简化了为通过标准类型适配器连接到配备 Windows 的个人计算机提供服务的单线设备创建程序的过程。操作系统。 它包含一组经过调试的驱动程序和实用程序,用于实现全面的 1-Wire 协议。 iButton TMEX SDK 包使用特殊的标准化编程 API 作为与开发人员交互的环境。 此外,还来自达拉斯半导体公司的 fttp 服务器活动。 一些最流行类型的微处理器的 1-Wire 协议实现的许多示例都是免费提供的,以及用于各种软件平台的单线接口功能软件模块的现成库。

驱动单线元件

1线接口。 采用 MicroCAN 封装的 1-Wire 晶体1线接口。 这就是 1-Wire 晶体的外观。

包含 1-Wire 接口的单线从属组件有两种不同的样式。 无论是采用外观与磁盘金属电池类似的 MicroCAN 封装,还是采用传统的 PCB 安装封装。 MicroCAN 外壳内部是空心的。 它执行保护其中包含的单线微电路的半导体晶体的功能,该微电路仅通过两个彼此隔离的半个外壳与外界连接,这两个半部本质上是用于连接单线的焊盘线。 通常,iButton 设备是在此类“平板电脑”外壳中提供的。 用于 1-Wire 网络的元件封装在用于制造晶体管和集成电路的塑料外壳中。 这种方法的解释是,与 iButton 器件不同,1-Wire 网络的单线器件通常具有两个以上的输出。 除了通过单线进行数据交换所需的输出之外,它们还具有为其供电和组织连接此类设备与自动化对象(例如传感器或执行器)的外部电路所需的附加输出。

最简单的单线从属组件是芯片序列号 DS2401(或该器件的改进型外部供电版本 DS2411)和 DS2405 1-Wire 控制加密狗。 第一个设备通常用作电子标签,使您可以识别例如切换单线接口数据线的机械开关的状态。 使用 DS2405,您可以通过更改受控按键相对于 1-Wire 线路返回导体的状态来远程实现切换外部设备的最简单功能。

1 线接口。 世界各地的许多实验室都使用具有 1-Wire 接口的温度计。

然而,迄今为止最流行、应用数量最多的驱动元件是 DS18S20 型数字温度计(更广为人知的是已停产的 DS1820,该产品已不再生产,但已成为国际品牌)。 从高速公路组织的角度来看,与任何其他集成温度传感器相比,这些数字温度计的优点以及良好的计量特性和良好的抗噪性,使它们在构建多点温度控制时脱颖而出系统范围为 -55°С 至 +125°。

1线接口。 达拉斯半导体公司最受欢迎的数字温度计的外观。

它们不仅可以直接实时监控温度,而且由于存在内置的温度设置非易失性存储器,它们可以向线路提供有关受控参数超出指定值的优先信号价值观。 此外,还提供了更先进的器件 DS18×20,其转换速度由结果的位深度决定,该位深度由线路主控在维护期间直接编程。 从这种温度计读取的数字代码是测量温度值的直接结果,不需要额外的转换。 他们的未校准但同时更便宜的版本(名称为 DS1822)似乎是低成本多点温度控制系统开发人员的最佳解决方案。 对于仅使用寄生单线电源模式的客户,达拉斯半导体公司的活动。 生产经济型两端器件 - DS18S20-PAR、DS18B20-PAR、DS1822-PAR。 俄罗斯Rainbow Technologies公司获得了俄罗斯国家标准批准的测量仪器证书,其中包括由Maxim Integrated Products, Inc.(包括Dallas Semiconductor Corp.)制造的单线数字温度计DS1822、DS18B20、DS18S20、DS1920。 为了证实这一事实,有一份文件指出,这些类型的设备已在国家测量仪器登记册中注册,编号为 23169-02,并获准在俄罗斯联邦使用。

1线接口。 各种单线信号监测装置

DS2450 类型的四通道单线 ADC 和 DS2423 类型的两通道单线计数器与缓冲存储器相结合,可以解决与模拟和脉冲时间信号数字化相关的问题。 第一个器件本质上解决了 1-Wire 网络中模拟信息源的服务问题,其中包括大多数当前生产的各种物理量(压力、重量、电压、湿度、电流、照度、加速度、相同温度)的传感器。 )。但在无法通过使用数字温度计等进行登记的范围内)。 第二个器件可以成功地服务于技术中使用的多种类型的脉冲传感器(各种光学计数器、速度传感器、流量计的输出信号、受控脉冲发生器的驱动电路中包含的电容式湿度传感器、辐射水平计数器、集成电压到变频器等)。

但是,构成单线自动化网络基础的最不可替代的“构建块”是 DS2406P 类型的通用双可寻址晶体管开关(众所周知的 DS2407P 器件的现代版本)。

1线接口。 用于解决控制问题的各种单线设备

在这些器件的基础上,可以实现很多应用,首先是干接点传感器的逻辑状态(电平)控制单元和服务电路,以及各种关键电路。 因此,正是由于使用了这些组件,才能从地理上分散的传感器(门监视器、阀门位置接触器、任何具有“是/否”输出的传感器,例如位置、通道、存在、火灾和防盗报警传感器)收集离散信息。等)。 类似的设备提供对任何类型的具有两种操作状态的电力设备的开关控制:开/关(加热器、空调、电机、风扇、阀门等)。 此外,DS2406P 的双向、单独可编程引脚可用于在本地 MCU 和 1-Wire 网络之间提供慢速串行接口。 尽管在单线网络上实现这种信息交换方法时速度较低,但当一个数据位在两个标准包中传输时,该解决方案对于大量特定应用来说是可以接受和足够可靠的。

然而,达拉斯半导体公司。 作为各种类型的微控制器和 1-Wire 网络上构建的任何电路之间交换的标准“桥梁”,建议使用专门的两端口 DS2404 静态存储器。 由于该设备的存储器阵列既可以从单线总线一侧访问,也可以从微控制器控制的从机串行接口一侧访问,因此网络主设备和从设备之间的信息交换解决了任何本地智能设备的问题。问题很简单。 此外,由于 DS2404 微电路中存在附加的实时时钟和日历单元,因此可以为处理器在公共存储器阵列中存储的数据提供单独的时间戳。

基于Dallas Semiconductor Corp.的DS2404晶体的实时时钟节点。 另外两个组件正在生产中,它们对于构建单线自动化系统非常有用。 这些是 DS2415 和 DS2417 器件。 使用这些设备中的任何一个,您都可以使用单线网络接口组织一个廉价的时钟/日历。 此外,第二个器件由于其组成中存在单独的中断输出,还可以额外及时控制外部设备的切换或提供其他器件的操作与 1-Wire 线上发生的过程的同步。

显着扩展了单线网络的能力,用于对分散的模拟控制,包括电源、设备,数字电位器DS2890配备了1-Wire网络接口。 使用该设备,您可以创建各种远程无震控制系统,因为它能够平滑地改变 256 个等级的模拟控制信号。

1线接口。 DS2408 单线通用双向寄存器扩展了 1-Wire 网络功能

单线元件种类繁多,很明显,其中最通用的是独特的 DS2408。 这是一个单独的双向八位可自由位编程的 1-Wire I/O 端口,允许您在任意修改的外部设备与单线线路之间实现任何接口。 该器件具有双向外部时钟输出,为发送或接收数据提供硬件时钟。 DS2408芯片的使用使得可以通过1-Wire总线提供控制:8个独立通道上的集总双向输入/输出,驱动光动态、液晶指示器和各种类型的显示器、扫描矩阵键盘和离散传感器各种类型,还允许您以串行和并行模式与各种类型的微控制器实现真正的全尺寸接口。

1线接口。 辅助设备 1-Wire

1-Wire 网络的某些组件包含一组永久(由用户一次性填充)或一种大小或另一种大小的非易失性存储器。 这允许您直接在单线设备中存储与特定组件的使用及其使用特性(标识符、区域位置、校准系数、尺寸、默认设置等)相关的特殊服务信息。 因此,为了组织每个新的单线网络的操作,无需准备单独的特殊软件,只需一个根据特定系统的具体情况重新配置的标准程序就足够了(当然,如果1-Wire 系统的所有组件的存储器都是按照某些预先定义的规定规则填充的。 如果在系统运行期间需要存储额外的信息量,开发人员可以使用包含永久存储器(DS2502/ DS2505/ DS2506)和非易失性存储器(DS2430A/ DS2432/ DS2433)的特殊单线设备。各种尺寸。

1线接口。 基于 IButton 器件,也可以构建 1-Wire 网络

MicroCAN 封装中 iButton 系列的许多组件也可以用作 1-Wire 网络的一部分,作为单线从设备,解决信息识别、累积、存储和传输的特定问题。 例如,要在工业自动化系统中实现识别程序,通常使用常见的可穿戴电子标签DS1990A就足够了。 并且多点温度监控可以通过多个 DS1921# 设备或其他 TERMOCHRON 设备的网络轻松执行,每个设备都会记录在某些预设时间间隔测量的温度值,并将接收到的信息存储在自己的非易失性存储器中存储器,本质上是一个“可编程温度磁带录音机”。 为了解决将自主 1-Wire 系统积累的数据传输到个人计算机的问题,生产了各种 iButton 器件,在这种情况下,它们起到所谓的传输平板电脑的作用。此类器件主要包括非易失性存储器件、包括其设计的组成部分是锂电池。这是从DS1992(1Kbps)到DS1996(64Kbps)的全系列平板电脑,其中当然还有DS1994(4Kbps)的修改版,其中还包含一个真正的-时钟节点,方便生成存储数据的时间戳或组织自治资源记录器。

1线接口。 DS9490B 是大内存“传输平板电脑”和 PC 之间的高效通信工具

此外,具有电可擦除存储器的器件(例如 EEPROM 修改版 DS1971(32 字节)、DS1973(512 字节)和 DS1977(32 KB))也可用于相同目的。 当移动大量信息时,可以方便地将传输“平板电脑”与 DS9490B 型 USB 端口适配器结合使用,该适配器在 iButton 设备和个人计算机之间交换数据时提供高传输速率。 如果我们仅讨论解决 1-Wire 网络中累积和存储数据的问题,则上述任何传输“平板电脑”都可以轻松包含在此类网络中。 同时,为了将 MicroCAN 外壳中的设备连接到单线线路的导体,需要使用 DS9100 或 DS9098P 类型的特殊锁存器,或者 DS9094 类型的更简单的夹子。

从单线接口的电路实现和有问题的线路上运行的稳定性的角度来看,所有从单线组件在历史上都彼此不同,同时分为几组:

1. DS2401、DS2405 - 第一个采用塑料外壳的 1-Wire 接口器件,其电路与面向短总线工作的第一个 iButton 器件型号完全相似(直到 1994 年),

2. DS1820、DS2407P、DS2450、DS2404、DS2415、DS2417、DS1920 等。 - 第二个版本,专门针对长生产线工作(2000 年之前,这些组件现在大多已停产),

3. DS18S20、DS18B20、DS1822、DS2438、DS2406P、DS2409、DS2890、DS1973等。 - 第三个选项,与前一个选项(自 1 年以来)相比,2000-Wire 骨干网更能抵抗碰撞,

4. DS2411、DS2408、DS1921#、DS1977等- 最可靠的 1-Wire 接口电路的最新版本(自 2003 年起)。

通讯线路及拓扑

单线通信线路的执行在 1-Wire 网络的构建中发挥着重要作用。 通常,此类线路的结构由三个主导体组成: 数据 - 数据总线, RET - 返回线或地线, 外接电源 - 外部电源不仅适用于所服务的从属设备,还适用于其外部的传感器和控制电路。 根据敷设方法、与从属设备的接口以及敷设中使用的材料,根据下表,组织 1-Wire 网络有三种主要质量选项,每一种都意味着在以下情况下使用特殊技术和附件:落实线路。
线路分类 线长 从设备数量 使用的电缆类型 拓扑结构 线主
短线 最长 30m 最多 50 个。 4线电话 免费 被动上拉(电阻)
中线 最长 100m 最多 200 个。 双绞线 5 类 公共巴士 有源上拉(DS2480、DS2490 或定制电路)
排长龙 最长 300m 最多 300 个。 IEEE1394(火线) 普通单筒轮胎 基于线电流的有源上拉

1线接口。 使用 DS1 耦合器分支 2409-Wire 线路的有效方法

通常,在组织复杂的单线网络时,为了方便通信线路的布线、减少其长度或由于减少同时工作的设备而减少线路上的电力负载,有必要提供一棵树干线采用类或梁结构,与普通客车的结构有显着区别。 为此,使用一层或多层 1-Wire 网络的分支。 构建此类分支的主要元件是 DS2406 类型的传统可寻址键,它通过切换单线线路的返回线来提供分支,或者是直接切换 2409-Wire 线路的专用 DS1 分支开关数据总线。 后一种选择更为可取。 由分支驱动的断开分支上的组件始终保持活动状态。 由每个分支的主站交替维护网络,同时禁用其他分支,可以显着增加线路的总长度及其从属设备的数量。

如果基于个人计算机的 1-Wire 系统的组织存在特殊困难,则最佳方案是对 LINK 类型的 COM 端口使用智能适配器。 它是在微处理器的基础上实现的。 同时,该设备从串行端口一侧完全模拟达拉斯半导体公司制造的流行 DS9097U 适配器的操作,从而支持以前为个人计算机开发的所有软件,这要归功于其自身的内置智能资源,在困难的干扰环境中,在有问题的 1-Wire 线路上实现单线设备的优先操作模式。 LINK大大改进了线路上的主动上拉机制,让您在电缆长度超过300米且随附单线元件数量大于100个的情况下真正获得理想的交换信号,并且采用数字滤波设备处理器的算法大大提高了所服务的单线线路的抗电磁干扰能力。

应用

大量事实表明,单线总线作为国际标准的认可以及受人尊敬的电子产品开发商和制造商对该接口的重视。 例如,实际上不存在通用微控制器,在其应用的文献中不会讨论在其基础上组织单线线路主装置的方法。

1线接口。 各种 Embedded Data Systems, LLC 活动产品

美国公司 Embedded Data Systems, LLC(PointSix, Inc. 的后继者)在自动化领域中最坚定地捍卫 1-Wire 网络技术的使用。 可以说,这次活动通过介绍和推广单线总线在自动化领域的成就而名声大噪。 尽管其活动的主要领域不是温室自动化,也不是火灾报警系统的创建,而是开发为机械工程和化学工业高科技部门提供服务的工具和系统,甚至创造独特的实验和科学设备。 该公司生产的最广泛的产品证实了这一点(具有特殊功能的用于测量高低温、湿度、压力和酸度的各种探头、特殊光学传感器、信息采集板、与各种分析设备的接口装置、等等),并且每个设备都包含单线技术的元素。

1线接口。 亚美电子。 LLC 为 DIY 1-Wire 网络提供一系列单线 OEM 产品。

当然,在 1-Wire 技术自动化应用领域,有希望的例子包括 SYSTRONIX 或 AAG Electronica 等全球知名制造商的活动。 有限责任公司。

1线接口。 SYSTRONIX 的 1-Wire 网络解决方案

完整的工具系列及其大量使用示例以及所提供产品的高销售评级表明这些公司使用单线总线概念来解决各种分布式自动化问题的成功和相关性。

1线接口。 这就是 1-Wire 气象站的电子心脏的样子1线接口。 1-Wire气象站——1-Wire技术最流行的应用

另一个清楚展示单线总线技术在实践中可能性的例子是由PointSix, Inc.、AAG Electronica LLC、Dallas Semiconductor联合开发的全自动气象站(1-Wire Weather Station)建设项目公司和德克萨斯气象仪器公司最初(早在 90 年代中期),基于一台领先的个人计算机创建了多个实验系统,该计算机配有 DS9097U 适配器,这是整个系统的核心,由三个执行温度控制的 DS18S20 温度计、一个用于维修的 DS2438 微电路组成。一个空气湿度传感器、一个确定风速的组件 DS2423 和 16 个确定风向的电子标签 DS2401。

这些第一个气象系统在德克萨斯州安装并在长期运行过程中成功进行了测试。 此外,其中一些还配备了额外的单线解决方案,确保对传感器信号的控制:气压、闪电放电、地表降水、太阳活动、土壤湿度等。 每个系统记录的来自所有传感器的数据由个人计算机接收,并通过互联网实时传输到中央操作员控制台,在那里接收并存档该地区的天气数据,这些数据是通过分析获得的来自多个地域分散的站点的信息。 德克萨斯气象仪器公司成功建成后。 几年来,它已经成功地进行了不需要人工维护的现成全自动气象站的交易。 此外,此类设备在世界范围内非常受欢迎,以至于达拉斯半导体公司 (Dallas Semiconductor Corp.) 被迫开始生产专门的 WS-1 芯片组,其中包括一组单线组件,这是构建此类站的最低要求。 AAG Electronica LLC 为来自世界各地的众多用户提供了一整套此类系统,包括自组装板、经过认证的机械和结构元件。

这是一个非常有前途的领域,1-Wire 网络技术的优势得到充分利用,达拉斯半导体公司对此给予了特别关注。 是自主化学电源——电池的管理。 这里的管理意味着——首先,严格、完整地识别能源,在电池内置的每个电子设备的存储器中存储其制造特征和个体技术特征,在整个过程中对其主要运行参数进行最完整的监控使用寿命,以及与所维护的自主能源的充电恢复相关的正确控制动作。

1线接口。 DS2438 - 用于移动设备的通用 1-Wire 电池管理组件

电池充电算法的选择很大程度上取决于正确的管理和对电池运行历史的了解,这直接关系到许多类型电池的使用效率和使用寿命。 为此,多元件能源结构(尤其是移动设备和不间断电源)的每个电池都配有单独的单线组件,本质上变成了自主供电的智能系统元件。 该公司制造的许多微电路都与这个方向相关。 达拉斯半导体公司如今,该公司在自主电源智能服务系统市场上占据主导地位,同时提出了一种新的集成网络方法来解决能源要素管理问题。 同时,使用1-Wire解决方案,允许组织多点总线来为充电管理和控制设备提供服务,这使得不仅可以伴随单个能源,而且可以伴随由许多独立的相似元件组成的整个电池。 而且,此类设备不仅能够提供电池的识别或最简单的温度控制,还能够在整个运行期间对其主要参数(电压、电流、放电、短路控制等)进行全方位监控。 此类设备累积的结果以直方图 (DS2436) 或链接到时间戳的顺序读数数组 (DS2438) 的形式存储在内置非易失性存储器中。

1线接口。 达拉斯半导体公司最重要的发展之一是用于便携式设备的电池管理芯片 DS2770

目前,达拉斯半导体公司生产一系列精密晶体,用于各种类型和用途的自主电源(DS2720、DS2740、DS2751、DS2770 等)的监控、管理、保护和电荷恢复控制。 其中包括 DS276# 系列的晶体,与需要使用精密稳定的无源元件的外部管道的类似设备的其他修改不同,该晶体在控制受监控电池消耗的电流方面提供了更高的精度。 除其他外,这是由于根据特殊半导体技术制造的内置校准电阻电路(分流器)以及由于在这种电路的组成中存在特殊的硬件软件预校准机制而实现的。设备。

限制和与工业网络的接口

当然,1-Wire 网络在楼宇自动化系统中有着自己的应用场景。 例如,在构建视频监控系统或与快速流程服务相关的高速交换时,或者将单线网络的功能与如此强大的工业网络进行比较时,认真使用它们来传输大量信息是没有意义的ProfiBus、FeldBus、LonWorks、CAN、工业互联网等接口甚至可以制定当今自动化领域中使用基于单线 1-Wire 网络的系统的主要限制:

  • 网络中各个设备需要连续时间同步或同步操作(这个问题可以通过在网络总线结构中引入额外的线路来传输公共同步信号来解决)
  • 信息交换速度低,因此,在实时服务快速过程时不可能实现高动态性(如果受控快速过程相对较短,则作为单线总线一部分的本地微控制器可以为其提供服务,存储将结果数据存储在缓冲存储器中,然后将它们直接传输到主站)
  • 实现多主网络操作模式的困难(专用的DS1 2409-Wire网络分配器解决了一条单线总线上多个主设备之间的冲突问题)。

1线接口。 Tini 板是与 CAN 和 Internet 最有效的 1-Wire 接口机制。

从括号中的注释可以看出,即使是 1-Wire 网络的这些明显困难也并非不可克服。 此外,还有一些方法可以将地理上分散的慢速单线结构有机地集成到 CAN 和工业互联网等生产网络中。 这可以通过使用基于现代微控制器的特殊硬件和软件解决方案以及独特的达拉斯半导体公司活动工具来实现。 - TINI 设备(微型互联网接口).

TINI400是一个基于中央处理器的完整微系统,在高性能网络微控制器DS80C400上实现,它结合了许多最常见的网络接口的资源,例如:RS232、1-Wire、CAN 2.0B、以太网、更不用说使用并行 2 位同步主干以及用于组织标准本地串行 I400C 和 SPI 接口的自治节点的可能性。 此外,TINI1板还包含1MB闪存程序存储器、400MB SRAM、实时时钟节点、锂电池和硅识别号。 TINI390 运行强大的操作环境,包括对 TCP/IP 和 Java 虚拟机的支持,该环境是在上一代 TINI(TINI390 板)上精心开发和测试的。 后者是由达拉斯半导体公司多年来开发的TINIXNUMX软件支持技术决定的。 与 Sun Microsystems, Inc. 的员工一起,同时是一个完全开放的项目。 这种方法使我们能够从最终用户那里获得最有效的反馈,这有助于识别和消除大多数软件缺陷。 现在在达拉斯半导体公司的网站上。 您可以找到所有必要的文档和软件开发工具,这极大地方便了基于TINI设备的本地单线远程监控系统的构建,结合了快速和高效,但昂贵和缓慢,但廉价和便宜的优点。有效的接口。

总之,有必要再次注意到,当不需要高速维护,但需要显着的灵活性和可扩展性时,在楼宇控制和管理自动化系统中针对各种分散的设备使用1-Wire技术的绝对效率和合理性实施成本低。

出版:cxem.net

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莫奈尔中心的研究人员发现,健康个体的免疫系统在闻到他人炎症的气味时会感觉到潜在的威胁。 在实验中,小鼠被注射了细菌脂多糖——构成细菌细胞壁的聚合物分子片段。 小鼠的免疫力将其感知为感染,并包括各种防御措施,包括炎症反应。 生病的老鼠与健康的老鼠放在一起,然而,健康的老鼠不会被生病的老鼠感染——它们仍然没有真正的细菌感染。

将健康和患病动物的尿液用于嗅其他小鼠,这些小鼠习惯于区分炎症的气味。 事实证明,在健康的啮齿动物一起相处一段时间后,尿液开始闻起来像生病的老鼠的尿液——嗅老鼠会混淆它们。 当用化学方法分析尿液时,结果发现健康动物的尿液成分实际上与患者的尿液成分相似。

重复实验,只是现在生病和健康的老鼠被关起来,这样它们就不能互相接触,但可以互相闻到。 结果是一样的。 这意味着这不是身体接触的问题(尽管正如我们所说,老鼠不会相互感染),而是嗅觉:健康的动物闻到了疾病的味道,它们的免疫力采取了预防措施——反过来,影响了他们的实际气味。 人类免疫系统可能以相同的方式表现,但无论是否如此,在进一步研究之后就会变得清晰。

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