Emulator układów z interfejsem 1Wire® firmy Dallas-Maxim

            Interfejs 1-Wire został opracowany w firmie Dallas-Maxim®, która jednocześnie jest producentem wielu bardzo ciekawych układów, korzystających z tego protokołu. Jak sama nazwa wskazuje, układy komunikują się praktycznie przy pomocy jednej pary przewodów czyli dane i masa.  Dodatkowym atutem tych układów jest fakt, iż większość z produkowanych obecnie, nie musi mieć dodatkowego zasilania ponieważ korzysta z energii zmagazynowanej w wewnętrznym kondensatorze, zasilanym z linii danych. Jednak prostota w podłączeniu tych układów została okupiona bardzo rygorystycznym, jeżeli chodzi o przebiegi czasowe, protokołem transmisji. Każda próba nawiązania łączności pomiędzy układem typu Master a układami typu Slave musi rozpocząć się od wysłania przez Master'a sygnału RESET. Jest to impuls o określonym przebiegu czasowym (rysunek 1).

             Aby na jednej linii mogły pracować różne układy, został im fabrycznie nadany  tzw. Serial Number. Jest to niepowtarzalny 64 bitowy numer, zapisany w wewnętrznej pamięci typu ROM. Numer ten pozwala na jednoznaczną identyfikację spośród wielu innych układów, jednocześnie podłączonych do magistrali 1-Wire. Cechą charakterystyczną układów firmy Dallas a raczej ich oprogramowania, jest podział na  dwa bloki tzw. "Master Tx ROM Command" oraz "Master Tx FUNCTION Command". W pierwszym bloku ROM Command są umieszczone procedury pozwalające na określenie sposobu komunikacji pomiędzy Master a Slave, są to:

• READ ROM – procedura pozwalająca odczytać Serial Number

• MATCH ROM – procedura pozwalająca na identyfikację układu w sieci

• SKIP ROM – procedura omijająca identyfikację układu

Drugim blokiem jest FUNCTION Command z procedurami typowymi dla poszczególnych układów. Znajdziemy tam m. in. konwersje temperatury, sterowanie przetwornikiem AD, zapis i odczyt pamięci, odczyt licznika i wiele innych charakterystycznych dla danego typu układu. Pomimo tak bogatej oferty układów zastosowanie jako Slave programowalnego mikroprocesora mogło by uprościć wiele konstrukcji. Nasuwa się tutaj wiele przykładów, gdzie użycie mikroprocesora jest jedynym rozwiązaniem albo przynajmniej upraszcza konstrukcję elektryczną czyniąc ją bardziej elegancką. Oto kilka przykładów gdzie procesor w roli Slave może zastąpić wiele układów typu PIO :

• obsługa wyświetlaczy typu LED, LCD
• układ sprzęgający 1-Wire z własnym interfejsem
• obsługa cyfrowych przetworników ze specyficznym protokołem transmisji np. STH-11, przetworniki AD, DA

Jest to tylko sam mikroprocesor typu PIC16F84 taktowany kwarcem 10MHz. Jako linię 1-Wire wykorzystano pin 6 czyli RB0/INT. Jak wspomniano na początku tego artykułu ze względu na istotne rygory czasowe sygnału 1-Wire, do poprawnej pracy niezbędne jest korzystanie z układu przerwań. Jest to jedyne ograniczenie w naszej konstrukcji. Pozostałe linie portów RA oraz RB mogą być dowolnie konfigurowane a zastosowanie zależy tylko od naszej inwencji. Podczas projektowania tego układu wzorowałem się na podobnym rozwiązaniu zamieszczonym na stronie http://home.hetnet.nl/~thomas_7/1Wire/1-WireIOPort.html

 Moje rozwiązanie opiera się na trochę innym procesorze PIC16F84 oraz nie wymaga zastosowania dodatkowego układu identyfikującego typu DS2401. Unikalny Serial Number w moim projekcie został zapisany  w wewnętrznej pamięci EEPROM. Jednak najważniejszą zaletą tego rozwiązania jest to, iż mam możliwość zmiany w kodzie źródłowym (dostępny na serwerze emul_1W.zip) w celu dopasowania układu do danego rozwiązania. W projekcie p. Th. Rudolphi jest dostępny niestety tylko plik wynikowy typu HEX.

W (tabeli 1) przedstawiona jest operacja konfiguracji portu RA. Tak jak w układach firmy Dallas każdą transmisję rozpoczynamy od sygnału Reset Pulse, następnie możemy skorzystać z dwóch wariantów komunikacji :

1. z pominięciem identyfikacji układu tzw. Skip ROM
2. z identyfikacją Serial Number tzw. Match ROM

Poniżej przedstawiony jest pierwszy wariant Skip ROM, który wybieramy wysyłając do układu Slave (naszego procesora) określony bajt o wartości CCh w zapisie hexadecymalnym. W tym momencie nasz procesor oczekuje na instrukcje z bloku Master FUNCTION Commands. Do konfiguracji portu RA służy procedura Setup RA. Uaktywniamy ją przez wysłanie do Slave bajtu o wartości F7h a następnie wysyłamy bajt z daną konfiguracyjną.

Oto przykładowa dana aby skonfigurować port RA w następujący sposób :

• RA0=RA1=RA4=wyjście

• RA2=RA3=wejście