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无线电电子与电气工程百科全书 1-Wire 系统的组织。 无线电电子电气工程百科全书
用于组织单线系统的以下选项是可能的。 6. 针对基于多个器件的有问题的 1-Wire 系统严格实现公共总线 ML## 构建单线系统的最简单选择是将一台个人计算机（充当主 1-Wire 线路）与一个功能设备 ML## 配对。 在这种情况下，个人计算机配备有类型ML97#-##或类型ML94#的适配器。 ML97#-## 适配器通过任何空闲串行 COM 端口连接到 PC，ML94# 适配器通过 USB 端口连接到 PC。 适配器和 ML## 设备使用普通扁平四线电话线相互连接，该电话线两端均配备 RJ11 (6p4c) 类型的标准电话插头（插孔）。 由于每个适配器以及任何类型的单线 ML## 设备的设计中都存在接收 RJ11 插座 (6p4c) 的情况，因此这种连接极其简单。 这种通信线路的铺设应尽可能远离电源线、电磁场，并具有以线性拓扑为主的结构。 允许构建这样的系统，前提是所使用的单线 ML## 设备可以依靠寄生功率运行或其通过外部电源总线 EXT_POWER 的消耗不超过 4mA。 在这种情况下，单线线路的长度可以约为 50 80 m。 示例：使用任何 ML20# 数字温度计进行单点温度控制，或通过将计算机与 ML38H 微系统配对来同时控制温度、相对湿度和光照水平。
更复杂的是多点 1-Wire 网络的变体，当用少量 ML## 功能器件（最多 20 个）组织系统时，这是可以接受的。 配备 ML1#-## 或 ML97# 型 94-Wire 适配器之一的个人计算机也可充当主单线系统。 然而，在这种情况下，适配器通过同一根电话线连接到多个基于各种类型的 ML## 功能器件实现的 1-Wire 从属组件，这些器件可以依靠寄生电源运行，也可以使用 EXT_POWER 外部电源总线运行。 ，如果它们在系统任何工作模式下的总消耗不超过4mA。 更准确地说，ML97#-## 适配器（或 ML94#）仅直接连接到最靠近它的 ML## 单线设备的一个接收插座。 然而，任何 ML## 功能设备的设计中都存在两个并联连接的 RJ11 (6p4c) 接收连接器，位于其外壳的末端，使得可以轻松实现以下形式的单线结构：的公共巴士。 这可以通过使用所需长度的扁平电话电缆段将各个 ML## 功能设备相互连接来实现，电缆两端设计有 RJ11 (6p4c) 类型的标准电话插头（插孔）。 本例中1-Wire线路的总长度约为50m，使用的ML##器件数量最多为20个。 示例：使用 ML20# 系列的多个数字温度计进行多点温度控制。
当构建包含大量最多样化类别的 ML## 设备（60 100 件）的带电单线系统 (30 50 m) 时，1-Wire 主线的导体之一，被分配为单独的外部电源总线 EXT_POWER 由网络单元电源等级 ML00#-xx-### 提供能量。 提供给此类网络的外部电源的电压电平被选择为远高于为构成 ML## 设备的任何组件供电所需的电平，这是允许的，因为在网络中存在特殊的外部电源转换单元。这些设备的电路。 1-Wire 线路与电源单元的连接可以通过 RJ11 系统电话插座的特殊分离器来实现，也可以通过作为单个设备一部分的任何 ML## 设备的空闲接收插座来实现。 -正在形成的电线系统。 1-Wire 线路中存在的额外能量可以显着提高其整体抗噪能力，包括通过使用此类单线线路末端的端接器。 为了实现终结器功能，可以使用任何包含内置无源数据总线上拉节点的标签。 建议使用 ML01 或 ML02 作为无源上拉终端器。
在使用 1-Wire 网络的实际工作中，经常会遇到这样的情况：需要确保大量 ML## 器件（最多 100 个）在具有复杂几何形状的长高速公路（长达 300m）上运行，运行在强干扰经过电源开关设备附近的情况下，使用劣质电缆敷设，未严格遵守通用总线拓扑。 此类线路在 1-Wire 技术中被归类为有问题的线路，并且正在开发特殊的硬件和软件方法以确保其运行。 首先，如果您在这种单线结构中遇到信息传输问题，您应该使用软件方法来服务单线元件，这可以通过针对 DS2480B 芯片的每种具体情况选择最佳操作模式来实现对于 COM 端口或 DS2490 对于 USB 端口。 这些硬件驱动程序专门设计用于扩展 1-Wire 线路，并且分别是任何 ML97#-## 或 ML94# 适配器的组成部分。 在他们的帮助下，实现了数据线的受控主动上拉机制，并且还可以改变从属 1-Wire-trunk 上信号前端的时序和形状，从而优化维修具有单独参数的单线线路时使用的适配器。 同样基于 DS97B 芯片的 ML2480G 适配器还在计算机接地（通常与电源中性点电流连接）与 1-Wire 主回路的返回线之间提供可靠的电流隔离，从而大大降低了不稳定的可能性基于设备 ML## 构建的有问题的单线线路的运行。 此外，使用具有电流隔离功能的适配器 ML97G 可确保个人计算机不会通过 1-Wire 电源电压意外进入其电路，这在使用 ML07S、ML90S 或 ML06IAA 等设备时尤其重要。 在线路的最开始（紧邻计算机）使用 ML02a 类型的专用标签，由具有软件控制的有源上拉电阻的适配器引导，包含特殊的附加匹配 RC 电路，该电路提供单线干线中反射信号的阻尼可以显着稳定有问题的 1-Wire 系统的运行。
提高有问题的 1-Wire 线路可靠性的另一种有效方法是使用在 ML02S 和 ML02M 器件中实现的专用单线信号恢复器电路。 由于单线线路中存在单独的 EXT_POWER 外部电源总线，因此可以使用此类电路技术，这些器件内置的有源上拉单元使用该总线来放大问题线路的衰落信号。 这样的决定意味着要根据经验寻找 ML02S 和 ML02M 器件沿整个 1-Wire 线路的最佳连接点。 该点的位置取决于很多因素，最重要的是取决于几何结构和拓扑结构，这在每个特定单线系统的实现中都是单独的。 此外，在某些情况下，可以打开沿 1-Wire 线路的整个长度分布的多个还原设备。 然而，当今最有效的方法是使用独特的 LINK 适配器（或根据 NTL ElIn 分类的 ML1L）来为有问题的 97-Wire 网络提供服务。 该设备凭借其自身内置的智能资源，在困难的干扰环境下实现了ML##设备在长过载线路上的优先操作模式。 该器件极大地改进了有源上拉机制的操作，使得在主干电缆长度超过300m的情况下获得真正理想的交换信号成为可能，通过该器件可支持100个或更多ML##设备。 数字滤波算法的使用极大地提高了所服务的单线系统对电磁干扰以及有问题的 1-Wire 网络中出现的反射和干扰的稳定性。 通常，在实现复杂的 1-Wire 系统时，会出现这样的情况：当线路的拓扑结构作为公共总线实现时，与构建系统的选项相比，干线的长度明显超过总长度以单独光束的形式。 在这种情况下，为了组织系统，可以方便地使用特殊的 1-Wire 线路分支设备或 ML09 类型的耦合器，以及 ML07 类型的单线开关元件。 使用类似的方法，当在任何给定时间只有服务网络的一个网段可以连接到主站时，可以组织这样的可重新配置的系统。 这显着降低了整个线路的负载（连接用户的数量、电缆的线性容量、信息通道的总电阻和总绝缘泄漏），并且通常相应地降低了出现模糊情况的可能性。 在这种情况下，实现这种结构的两种选择是可能的：使用ML09分支器来中断DATA数据总线，以及使用ML07键来中断RETURN返回总线。 第一个选项似乎更可取，因为实施后，属于任何本地分支但与主干线断开的所有 ML## 设备始终具有外部电源，因此可以正常工作。 此外，使用 ML09 耦合器时，可以实现嵌套的多级分支，向主站发出有关与主干线断开的分支上的紧急情况的信号，以及为所有单线 ML# 组织外部电源# 使用单独电源的任何本地分支机构的设备。
此外，使用 ML09 耦合器可以让您组织系统的目标反应，例如，在出现 iButton 识别设备时。 事实上，如果 1-Wire 网络的主计算机（由通过各个 ML19 分支连接到公共干线的 ML09S 接收器组成）扫描该线路是否存在 neutablet，依次打开对每个接收器的访问，那么就可以清楚地确定地址，从而确定标识符所到达的接收者的领土位置。 6. 针对基于多个 ML## 器件的有问题的 1-Wire 系统严格实施公共总线。 另一种选择是提高基于许多 ML## 器件（最多 100 件）、长度较大（最多 200m）和复杂拓扑以及通过强干扰区，是使用特殊的实现方法 1 -Wire 总线，严格遵守通用线路架构而构建。 同时分配一条网络公共连续干线，采用高类别（不低于五类）的优质UPT双绞线敷设，但最好采用IEEE1394（火线） ） 电缆。 如果电磁干扰强度较高，建议使用接地屏蔽线。 任何单线ML##设备都通过单独的RJ45类插座（例如KRONE（单或双））连接到这样的干线，这不会中断用于组织任何分支的干线电缆的单调敷设。 同时，使用特殊的刀口连接器将电缆管的每根导线在此类插座内刺穿（端接），而不会破坏芯线，将信号转移到内置标准 RJ45 插座的输出。插孔 (8p8c)，然后使用长度不超过 0,5 m 的单独跳线将单线设备 ML## 连接到该插孔。 这种跳线可以在两侧装饰有 RJ11 系统插头（它们也可以非常牢固地固定在 RJ45 插座中），也可以不对称端接 - 一端是 RJ45 插头，另一端是 RJ11 插头。 扁平电话线和第五类UPT双绞线都可以作为跳线材料。 如果使用屏蔽电缆，则用螺钉将固定屏蔽箔的电线连接到每个插座的屏蔽层，并且还连接到可用的可靠物理接地端子，但仅在整个 1-Wire 系统的一个点上。
在组织这样的总线时，正确地向 1-Wire 线路提供外部电源尤为重要，因为考虑到单线干线的总电流可能流过这一事实，单线干线为内部总线提供电源。许多 ML## 设备的节点，以及它们所服务的外部设备。 为此，通常使用单独的端子或接线盒，将其放置在线路的开头，靠近主连接插座。 在这样的盒子中，电源输出电缆的电极通过螺钉或焊接牢固地连接到形成的 1-Wire-main 的返回总线和外部电源总线。 当使用刺穿或挤压公共电缆干线而不破坏其每个芯线的技术构建系统时，大量的总电流可以通过外部电源总线和返回总线循环，而只有少量电流流向每个用户. 总电流的分量，通常，在与公共干线的接口区域中不需要超低阻抗。 在类似的单线线路结构下，第2、3、4、5所列出的所有技术都可以有机地结合起来。
当基于 ML## 器件实现第 1 条第 1 条中列出的 6-Wire 系统的任何变体时，不仅可以使用个人计算机，还可以使用廉价的微控制器单元作为主机网络，这通常显着降低了此类开发的总体成本。 如果系统基于 ML98# 类型的微控制器单元之一构建，则它可以通过接收能量为其自身电源以及连接到 1-Wire 的 ML## 器件供电来运行。由此类设备提供服务的线路，来自外部变压器源 ML00#- xx-###。 同时，在专门编写的程序控制下，在微控制器的内部存储器中闪现出“任意修改的ML98#块的核心”，并充当1-Wire网络主机，例如，保持用户先前从该高效有源上拉单元的键盘输入的温度设置，该单元内置于任何 ML98# 单元中，并且特殊的编程方法允许您在相当长的距离（长达 50m）和负载下保持可靠的操作单线线路（最多 50 个 ML## 设备）。
手持计算机（也称为个人数字助理（以下简称 PDA））可以成功地用作独立 1-Wire 网络的主机。 NTL ElIn 提供 ML97P-### 适配器，该适配器基于 DS2480B 芯片，旨在用于组织基于 PalmOS PDA 平台的单线系统。 同时，由袖珍计算机驱动的 ML## 设备也从中接收能量，这需要特殊的编程技术来确保电池的经济消耗。 但并非每个低功耗单线系统都可以完全自主运行。 因此，例如，如果基于袖珍计算机构建的微型网络在 PDA 的非易失性存储器中累积来自多个 ML20# 数字温度计的信息，那么就会出现传输以这种方式收集的数据的问题。 这种系统记录的信息采样过程可以在一台 1-Wire 领先的袖珍计算机的控制下实现，并使用一种或另一种修改的传输平板电脑定期执行，该平板电脑具有内置的大容量非易失性存储器。此类设备的类别包括例如 DS1996 型或 DS1977 型 iButton 设备。从“系统中包含的所有温度平板电脑”获得的数据可以轻松地从传输平板电脑的内存传输到例如，使用固定 iButton 设备支持复杂的个人计算机内存，elin.ru/1 -Wire/08.htm 以同样的方式，内部设置（包括日历和实时时钟的同步），甚至PDA（或微处理器单元）的操作算法 - 1-Wire 网络的主控，可以更改。
为了在“传输平板电脑”和由微控制器单元或袖珍计算机驱动的单线线路之间提供信息联系，系统必须包括一个特殊的 ML19S 接收设备，该设备提供与 iButton 设备的信息联系。该设备的替代方案是用于配备 ML19R iButton 接收平板电脑服务探头的主设备的通用系统输入节点。 借助集成到单线 1-Wire 网络中的此类设备，可以解决以下问题：当 iButton 系列传输平板电脑的容量不足时，可以通过写入系统或从中读取大量信息。 -由多个单线记录仪（例如TERMOCHRON（DS1）设备）组成的网络，包括对它们的设置进行编程、重新启动和读取它们所积累的信息。而且，这样的网络不需要任何单独的主站，其作用可以是由配备特殊接收探头的独立设备执行，在通过 ML1921R 器件与 1-Wire 系统接触时立即执行。将封装在 MicroCAN 外壳中的 DS19 设备与 1921-Wire 网络连接起来，很方便使用 ML1F 设备，其中不仅有这些温度记录器，还包括任何其他 iButton 平板电脑。
在实现基于 ML## 设备的单线自动化系统时，最合理的方法是使用组合结构的网络。 这种实现的示例可以是基于微控制器块ML98D或ML92组织的系统。 通过这种方法，一方面，每个 ML98D 或 ML92 器件都是本地 1-Wire 分支的主器件，该分支为根据第 1 6 节中描述的任何方案实现的多个 ML## 功能器件提供服务。另一方面，每个ML98D模块或ML92可以是根据例如CAN标准elin.ru/uso_rs.htm的原理组织的更高级信息网络的订户。 因此，每个 ML98D 或 ML92 块的微控制器控制程序必须在较慢的“从本地 1-Wire 分支和较快”且更可靠的上层网络 CAN 结构之间提供信息交换，而上层网络 CAN 结构又与个人计算机接口执行以下功能：
在这种情况下，计算机配备有CCA#类型的智能系统CAN总线适配器，并且是这样的网络的平等参与者。 通过这样的系统组织，在地理上集中的服务对象之间提供了最佳组合，这些服务对象的特点是各种不同的功能需求，通过与本地 1-Wire 分支驱动的各种“慢速”ML## 设备连接来实现，以及更分散的抗噪声和快速网络的用户，这确保了实际实施中信息交换的最大可靠性。在这种情况下，可以按照“接口”部分中详细规定来铺设CAN系统干线，elin.ru/uso_rs.htm。
9. 作为传统自动化系统一部分的本地 1-Wire 子系统。 当构建具有与将设备放置在 USO 的机架（柜）和板条箱（块）中的特殊性相关的集中式结构的传统自动化系统时，可以使用基于一个或多个 ML## 设备组织的单线结构解决各个局部子任务。 同时，将一块或多块控制器主导的1-Wire分支的智能板集成到传统的系统结构中，为主系统的资源之间提供信息接口（通常使用SPI或I2C等标准外设接口）以及决定任何特定子任务的本地单线线路。 示例：使用两通道 ML23 仪表实现的水冷却系统中的水流控制子系统，由于自动计数涡旋式水表的簧片开关操作次数，充当流量计，或者用于测量冷量的子系统基于直接放置在热电偶补偿盒中的 ML20# 数字温度计的热电转换器的结温。
迄今为止，用于实现基于 ML## 设备构建的远程单线网络的最现代的解决方案是 1-Wire 总线，它根据第 1 条、第 6 条中描述的方案之一进行组织，并由TINI 板（微型互联网接口），elin.ru/TINI/index.htm。 TINI 或TINI-board 是达拉斯半导体公司提供的独特工具，提供集成1-Wire 结构、CAN 总线和互联网的能力。 由于 TINI 板包含一个高性能微控制器，单线总线硬件驱动程序连接到其串行端口，因此它可以充当 1-Wire 网络的主机，包括那些需要有源数据总线上拉的网络进行维护。 为了确保操作，TINI 板必须安装在 ML-TS-###-### 类型的特殊 TINI 插槽中，该插槽执行与单线线路连接的功能，以及防止可能的其上的碰撞，确保该板与将控制程序加载到其中所需的个人计算机连接，并从外部电源为其提供能量。 从互联网方面，可以使用 TINI-board： - 作为实时网络服务器，在互联网用户请求时显示 ML## 设备记录的信息， - 作为单线系统和互联网上的中间网络服务器之间的网关，它提供其他互联网用户可用的信息的自动可视化和归档， - 或者作为设备记录器，在自己的内存中积累数据，然后根据连接到互联网的合法计算机的请求发送这些数据。 任何配置的 1-Wire 网络（包括基于 ML## 器件构建的网络）组织中的一个重要问题是解决准备和实现控制该网络的程序的问题。 单线元件的制造商是达拉斯半导体公司。 试图在其活动中实践一种方法，即消费者只需支付芯片和现成的硬件解决方案的成本，同时获得免费、自由分发的软件支持工具。 然而，应该记住的是，为当今世界上生产的所有类型和型号的个人计算机、PDA 和微控制器准备软件开发工具是不现实的。 因此，达拉斯半导体公司。 为大多数单线组件用户使用的最常见解决方案、架构、操作环境和平台提供支持工具。 因此，对于几乎任何基于配备 Windows 操作系统和任何 ML## 适配器的 PC 级个人计算机实现的 1-Wire 系统，都可以使用达拉斯半导体公司免费分发的测试调试工具。 iButton Viewer 或 OneWireViewer 包装程序，支持绝大多数单线组件和 ML## 设备的操作和可视化界面。 即使设计的 1-Wire 系统应由非个人计算机提供服务，使用 iButton Viewer 或 OneWireViewer 程序也将始终确保构建的单线线路及其上的所有单独设备按照其说明工作。 由于 iButton Viewer 或 OneWireViewer 程序不允许您更改基于大多数 ML OEM 适配器的有源上拉芯片的参数，因此可以方便地一起使用专门为此目的设计的单独的 line32 或 tmline 实用程序。 然而，支持基于 ML## 设备的单线系统的最佳工具是专用调试包 MLex，它实现支持和诊断，以及对通过串行接口之一连接的单线元件和自动化设备的可视化支持。连接到标准个人计算机（例如 PC）的端口。 与达拉斯半导体公司的标准 iButton Viewer 或 OneWireViewer 相比，MLex 具有许多优势，后者超载了 iButton 跟踪功能，但以支持单线网络导向组件为代价。 此外，MLex 包允许您实现 iButton Viewer 或 OneWireViewer 根本不支持的特定 ML OEM 设备的所有特定功能。 当为基于 PC 的 1-Wire 系统创建自己的程序时，可以方便地使用通用 iButton TMEX SDK 包，它是一组用于在 Windows 下支持单线设备的软件应用程序。 这些应用程序中的任何一个都可以通过标准 API 接口直接从用任何现代编程语言编写的用户程序调用。 iButton TMEX SDK包的功能详细说明可参见详细说明书。 然而，如果软件开发不是在 Windows 下进行的，甚至不是针对个人电脑的，达拉斯半导体公司 (Dallas Semiconductor Corp.) 作为 1-Wire Net 公共领域套件的一部分，提供了一组用于支持 1-Wire 协议的紧凑源代码库。 该代码设计为在 C 语言中运行，并为 TMEX SDK 未涵盖的平台提供支持，即：Linux、DOS、Win16、Win32、PalmOS、Handspring、WinCE/PocketPC、MCS-51 克隆微控制器。服务方案1 -Wire-networks应该为与上述任何平台和架构无关的主机开发，它应该利用计算工具的所有功能，独立实现1-Wire协议的主要规定，包括使用“软件支持”部分中编译的代码示例库的资源，elin.ru/1-Wire/08.htm。 这种对特定单线系统软件的实现的独立工作具有许多不可否认的优点。 例如，在有问题的单线线路的情况下，由于1-Wire协议的前端和各个阶段的软件延迟，以及使用多数样本，可以显着提高线路的可靠性和稳定性。单线网络无需使用额外的硬件，而仅依靠软件服务的功能和技术。 另一个典型的例子是为 PDA 编写程序，当执行 1-Wire 协议时，需要使用特殊的算法技术来确保保存单线适配器从电池中消耗的能量。它所连接的袖珍电脑。 以 Java 语言实现的 1-Wire 应用软件产品由达拉斯半导体公司 (Dallas Semiconductor Corp.) 联合开发。 和太阳微系统公司它们全部基于 JavaT API 库，该库是使用 Java VM 开发支持 1-Wire 器件的应用程序的主要平台。 目前，类似的产品可供平台内的开发人员使用：Win32、Linux、Solaris、Dallas Semiconductor 的 TINI。 最后一种情况是最重要的，因为得益于大量的计算资源，TINI 板在专门开发的操作系统下运行，其中包括对 TCP/IP 和 Java VM 的支持。 与此同时，今天已经有一整套免费的程序用于支持单线组件，因此ML##设备是在它们的基础上实现的，这极大地简化了服务1-Wire上的交互组织。从 TINI 板的主线。 上面列出的所有软件产品都可以从“软件支持”页面 elin.ru/1-Wire/08.htm 免费获取。 出版：cxem.net
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