1、 1 DS1820 单总线数字温度计 DSl820 数字温度计提供 9 位 (二进制 )温度读数指示器件的温度 。信息经过单线接口送入DSl820 或从 DSl820 送出因此从主机 CPU 到 DSl820 仅需一条线 (和地线 )。 写 数据 ， 读 温度转换可以由数据线本身 来提供电源而不 需要一个外部电源。由于每个 DS18B20 的包含一个 唯一 的序列号， 因此任意多个 DSl820 可以存放在同一条单线总线上 。这允许 在 不同的地方放置温 度传感器。此功能 可应用 的地方包括空调环境控制，建筑物内的温度感应，设备或机器 的 过程监控和控制。 1 综述 DS18B20 的有四个主
2、要的数据部分组成： 1） 64 位 激光 ROM， 2）温度 灵敏元件 ， 3）非易失性温度报警触发器 TH 和 TL， 4）配置寄存器。 器件从单线的通信线上取得其电源 ， 在信号线为高电平的时间周期内，把能量贮存在内部的电容器中，在单信号线为低电平的 时间期内断开此电源，直到信号线变为高电平重新接上寄生电容电源为止。作为另一种可供选择的方法， DS1820 也可用外部 5V 电源供电 。 与 DS1820 的通信经过一个单线接口 。 在单线接口情况下 ， 在 ROM 操作未定建立之前不能使用存贮器和控制操作 。 主机必须首先提供五种 ROM 操作命令之一 ： 1） Read ROM(读 R
3、OM)， 2） Match ROM(符合 ROM)， 3） Search ROM(搜索 ROM)， 4） Skip ROM(跳过 ROM)， 或 5） Alarm Search(告警搜索 )。 这些命令对每一器件的 64 位 激光 ROM 部分进行操作 。 如果在单线上有许多器件 ， 那么可以挑选出一个特定的器件 ， 并给总线上的主机指示存在多少器件及其类型 。 在成功地执行了 ROM 操作序列之后 ， 可使用存贮器和控制操作 ， 然后主机可以提供六种存贮器和控制操作命令之一 。 一个控制操作命令指示 DS1820 完成温度测量 。 该测量的结果将放入 DS1820 的高速暂存存贮器 （ Sc
4、ratchpad memory）。 通过发出读暂存存储器内容的存储器操作命令可以读出此结果 。 每一温度告警触发器 TH 和 TL 构成一个字节的 EEPROM， 如果不对 DS1820 施加告 警搜索命令 ，这些寄存器可用作通用用户存储器 ， 使用存储器操作命令可以写 TH 和 TL。 对这些寄存器的访问 是 通过 高速暂存 存储器 ， 所有数据均以最低有效位在前的方式被读写 。 2 寄生电源 寄生电源电路当 I/O 或 VDD 引脚为高电平时，这个电路便 “取 ”得电源。只要符合指定的定时和电压要求， I/O 将提供足够的功率，寄生电源的优点是双重的： 1）利用此引脚，远程温度检测无需本地
5、电源， 2）缺少正常电源条件下也可以读 ROM。 为了使 DS1820 能完成准确的温度变换，当温度变换发生时， I/O 线上必须提供足够的功率。因为 DS1820 的工作电流高达 1mA， 5K 的上拉电阻将使 I/O 线没有足够的驱动能力。如果几个SD1820 在同一条 I/O 线上而且企图 同时变换，那么这一问题将变得特别尖锐。 2 有两种方法确保 DS1820 在其有效变换期内得到足够的电源电流 。 第一种方法是发生温度变换时在 I/O 线上提供一强的上拉电阻， 通过使用一个 MOSFET 把 I/O 线直接拉到电源可达到这一点，当使用寄生电源方式时 VDD 引脚必须连接到地。 向 D
6、S1820 供电的另外一种方法是通过使用连接到 VDD 引脚的外部电源，这种方法的优点是在 I/O 线上不要求强的上拉电阻，总线上主机不需向上连接便在温度变换期间使线保持高电平，这就允许在变换时间内其它数据在单线上传送。此外，在单线总线上可以放置任何数目的DS1820 ，而且如果它 们都使用外部电源，那么通过发出跳过（ Skip） ROM 命令和接着发出变换（ Convert） T 命令，可以同时完成温度变换。注意只要外部电源处于工作状态， GND（地）引脚不可悬空 。 在总线上主机不知道总线上 DS1820 是寄生电源供电还是外部 VDD 供电的情况下，在DS1820 内采取了措施来通知采用
7、的供电方案。总线上主机通过发出跳过（ Skip） ROM 的操作约定，然后发出读电源命令，可以决定是否有需要在 DS1820 的总线上放置上拉电阻。在此命令发出后，主机接着发出读时间片。如果是寄生供电， DS1820 将在单线总线上送回（ 0）；如果由VDD 引脚供电，它将送回（ 1）。如果主机接收到一个（ 0）， 它知道它必须在温度变换期间在I/O 线上供一个强的上拉。 3 运算 -报警信号 在 DS1820 完成温度变换之后 ， 温度值与贮存在 TH 和 TL 内的触发值相比较 ， 因为这些寄存器仅仅是 8 位 ， 所以 0.5 度 在 比较时被忽略 。 TH 或 TL 的最高有 效 位直
8、接对应于 16 位温度寄存器的符号位 ， 如果温度测量的结果高于 TH 或低于 TL， 那么器件内告警标志将置位 。 每次温度测量 将更新告警 标志 ， 只要告警标志置位 ， DS1820 将对告警搜索命令 做 出响应 。 这允许并联连接许多 DS1820， 同时进行温度测量 ， 如果某处温度超过极限 ， 那么可以识别出正在告警的器件并立即将其读出而不必读出非告警的器件 。 4 64 位 激光 ROM 每一 DS1820 包括一个唯一的 64 位长的 ROM 编码，开始的 8 位是单线产品系列编码 （ DS1820编码是 10h）， 接着的 48 位是唯一的系列号 ， 最后的 8 位是开始 5
9、6 位 CRC， 64 位 ROM 和 ROM 操作控制部分允许 DS1820 作为一个单线器件工作并遵循 “单线总线系统 ”的单线协议 ， 直到 ROM 操作协议被满足 ， DS1820 控制部分的功能是不可访问的 。 单线总线主机必须首先操作五种 ROM 操作命令之一 ： 1） Read ROM(读 ROM)， 2） Match ROM(匹配 ROM)， 3） Search ROM(搜索 ROM)，4） Skip ROM(跳过 ROM)， 或 5） Alarm Search（ 告警搜索 ）。 在成功地执行了 ROM 操作序列之后 ， DS1820 特定的功能便可访问 ， 然后总线上主机可提
10、供六个存贮器和控制功能命令之一 。 5 CRC 生成 DS1820 有一存贮在 64 位 ROM 的最高有效字节内的 8 位 CRC。总线上的主机可以根据 64 3 位 ROM 的前 56 位计算机 CRC 的值并把它与存贮在 DS1820 内的值进行比较以决定 ROM 的数据是否已被主机正确地接收。 CRC 的等效多项式函数为： 1458 XXXCRC DS1820 也利用与上述相同的多项式函数产生一个 8 位 CRC值并把此值提供给总线的主机以确认数据字节的传送，在使用 CRC来确认数据传送的每一种情况中，总线主机必须使用上面给出的多项式函数计算 CRC的值并把计算所得的值，或者与存贮在
11、DS1820的 64位 ROM部分中的 8位CRC值（ ROM读数），或者与 DS1820 中计算得到的 8位 CRC值（在读暂存存贮器中时它作，为第九个字节被读出） ，进行比较。 CRC 值的比较和是否继续操作都由总线主机来决定，当存贮在 DS1820 内或由 DS1820 计算得到的 CRC 值与总线主机产生的值不相符合时，在 DS1820 内没有电路来阻止命令序列的继续执行 。 总线 CRC 可以使用一个移位寄存器和 “异或 ”（ XOR） 门组成的多项式产生器来产生 ， 其它有关 Dallas 公司单线循环冗余校验的信息可参见标题为 “理解和使用 Dallas 半导体公司 接触式存贮器
12、产品 ”的应用注释移 。 位寄存器的所有位被初始化为零 ， 然后从产品系列编码的最低有效位开始 ， 每次移入一位 。 当产品系列编码的 8 位移入以后 ， 接着移入序列号 。 在序列号的第 48 位进入之后 ， 移位寄存器便包含了 CRC值 。 移入 CRC的 8 位应该使移位寄存器返回至全零 。 6 存储器 温度传感器 DS1820 的存贮器由一个高速暂存便笺式 RAM 和一个非易失性电可擦除 E2RAM组成 ， 后者存贮高温度和低温度和触发器 TH 和 TL。 暂存存贮器有助于在单线通信时确保数据的完整性 ， 数据首先写入暂存存贮器 ， 在那里它可以被读回 。 当数据被校验之后 ， 复制暂
13、存存贮器的命令把数据传送到非易失性 E2RAM。 这一过程确保了更改存贮器 的 时 候保持 数据的完整性 。 暂存存贮器是按 8 位字节存储器来组织的 ， 头两个字节包含测得温度信息 ， 第三和第四个字节是 TH 和 TL 的易失性拷贝 ， 在每一次上电复位时被刷新 。 接着的两个字节没有使用 ， 但是在读回时 ， 它们呈现为逻辑全 1。 第七 字节 和第八个字节是计数寄存器 ， 它们可用于获得较高的温度分辨率 。 还有第九个字节它可用 Read Scratchpad（ 读暂存存贮器 ） 命令读出 ， 该字节包含一个循环冗余校验 （ CRC） 字节 ， 它是前面所有 8 个字节的 CRC 值 ， 此 CRC 值以 （ CRC 产生 ） 一节中所述的方式产生 。 7 读 /写时隙 7.1 写时隙 当主机把数据线从高逻辑电平拉至低逻辑电平时 ， 产生写时间 片。 有两种类型的写时间 片：写 1 时间 片 和写 0 时间 片， 所有时间片必须有最短为 60 us 的持续期 ， 在各写周期之间必须有最短为 1us 的恢复时间 。 在 I/O 线 片 由高 电平变为低电平之后 ， DS1820 在 15us 至 60us 的窗口之间对 I/O 线采样 。 如果线为高电平 ， 写 1 就发生 。 如果线为低电平 ， 便发生写 0。 对于主机产生
