一文看懂单总线协议（1-wire）

一、什么是单总线协议？

1、单总线协议概念及特点

单总线（1-wire）是美国DALLAS公司推出的外围串行扩展总线技术。与SPI、I²C串行数据通信方式不同，它采用单根信号线传输。 这种协议由一个总线主节点、或多个从节点组成系统，通过根信号线对从芯片进行数据的读取。每一个符合单总线协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括48位的序列号、8位的家族代码和8位的CRC代码。主芯片根据64位寻址对各个芯片进行双向通信，因此其协议对时序的要求较严格，初始化、写bit或读bit都有严格的时序要求，但是位于位之间没有严格要求。

单总线的数据传输速率一般为16．3Kbit/s，最大可达142 Kbit/s，通常情况下采用100Kbit/s以下的速率传输数据。主设备I/O口可直接驱动200m范围内的从设备，经过扩展后可达1km范围。

这种传输方式信号线上既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的，具有节省I/O口线、资源结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。

2、硬件结构

单总线只有一根数据线，设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口，连接至该数据线，这样允许设备在不发送数据时释放数据总线，以便总线被其它设各所使用。单总线端口为漏极开路，其内部等效电路下图所示：

单总线电路外接一个约5K的上拉电阻，当单总线处于空闲状态时为高电平，如果总线保持低电平超过480us，总线上的所有器件将复位。另外，在寄生方式供电时，为了保证单总线器件在某些工作状态下（如温度转换期间、EEPROM写入等）具有足够的电源电流，必须在总线上提供强上拉。

3、单总线协议应用

单总线器件主要有数字温度传感器(如DS18B20)、DHT11、A/D转换器(如DS2450)、门标、身份识别器(如DS1990A)、单总线控制器(如DS1WM)等。

二、单总线协议时序（以DS18B20为例）

DS18B20 需要严格的单总线协议以确保数据的完整性。协议包括集中单总线信号类型：复位脉冲、存在脉冲、写 0、写 1、读 0 和读 1。所有这些信号，除存在脉冲外，都是由总线控制器发出的。

由于单总线是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问器件都必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、ROM命令和功能命令。如果出现序列混乱，器件将不响应主机(搜索ROM命令、报警搜索命令除外)。

1、初始化（复位脉冲 + 存在脉冲）

复位序列：复位脉冲和存在脉冲
在初始化序列期间，总线控制器拉低总线并保持 480us 以发出（TX）一个复位脉冲，然后释放总线，进入接收状态（RX）。单总线由 5K 上拉电阻拉到高电平。当DS18B20 探测到 I/O 引脚上的上升沿后，等待 15-60us,然后发出一个由 60-240us低电平信号构成的存在脉冲。