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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 1-와이어 인터페이스. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
1-Wire란 무엇입니까? 1년대 후반 Dallas Semiconductor Corp.에서 개발한 90-Wire 단일 와이어 인터페이스는 세 가지 주요 응용 분야에서 사용하도록 개발자에 의해 규제됩니다.
첫 번째 애플리케이션이 세계 시장에 널리 알려지고 오랫동안 인기를 끌었다면, 두 번째 애플리케이션은 Dallas Semiconductor Corp.에서 제조한 소수의 외부 핀으로 반도체 부품의 기능을 쉽게 재구성하는 기능을 성공적으로 제공한다면 자동화 시스템입니다. 1-Wire 버스 기반은 아직 제대로 인정을 받지 못했습니다. 이전에는 자동화 분야에서 애플리케이션을 구성하기 위해 극히 제한된 구성 요소 세트로 인해 이러한 상황이 결정되었습니다. 그러나 최근에는 다양한 분야에서 1-Wire 인터페이스를 사용하는 것에 대한 보고와 구체적인 사례가 점점 더 많아지고 있으며, 점점 더 많은 개발자가 이 기술에 관심을 보이고 있습니다. 이는 주로 단일 와이어 범위가 크게 확장되었기 때문입니다. 구성 요소. 그렇다면 이 네트워크 표준의 특별한 점은 무엇입니까? 실제로 단선을 통해 정보를 전송하는 매체로는 기존 전화 케이블을 사용하는 것이 가장 자주 가능하므로이 경우 환율은 높지 않습니다. 그러나 자동화가 필요한 대부분의 개체를 주의 깊게 분석하면 그 중 60% 이상에 대해 최대 서비스 속도인 15,4Kbps가 만족스러울 것입니다. 1-Wire의 다음과 같은 다른 장점도 있습니다.
기본 원리 1-Wire-net은 하나의 데이터 라인과 하나의 데이터 라인을 사용하는 정보 네트워크입니다. 반환 가능 (또는 토기) 와이어. 따라서 이 네트워크의 교환 환경을 구현하기 위해 하나 또는 다른 범주의 비차폐 연선을 포함하는 사용 가능한 케이블은 물론 일반 전화선도 사용할 수 있습니다. 이러한 케이블을 놓을 때 특별한 장비가 필요하지 않으며 단일 와이어 라인의 최대 길이 제한은 개발자가 300m 수준으로 규제합니다. 1-Wire 네트워크 아키텍처의 기본은 각 장치가 캐스케이드 연결이나 분기 없이 단일 백본에 직접 연결되는 공통 버스 토폴로지입니다. 이 경우 네트워크 구조는 다음과 같습니다. 주요한 또는 마스터 및 수많은 추종자. 멀티마스터 모드에서 단일 와이어 시스템의 작동을 구성하는 데는 여러 가지 특정 기술이 있지만. 1-Wire 네트워크의 구성은 변경 중에 단일 와이어 버스 구성의 기본 원칙을 준수한다면 전체 시스템의 추가 작동 및 성능을 방해하지 않고 작동 중에 임의로 변경할 수 있습니다. 이 가능성은 슬레이브 장치를 검색하기 위한 특수 명령의 1-Wire 인터페이스 프로토콜에 존재하기 때문에 달성됩니다(ROM 검색)를 통해 정보 교환에서 새로운 참가자를 신속하게 식별할 수 있습니다. 이러한 명령의 표준 처리 속도는 초당 ~75개의 네트워크 노드입니다.
1-Wire 인터페이스의 네트워크 버전이 장착된 모든 장치에는 고유한 개별 주소가 있기 때문에(Dallas Semiconductor Corp.에서 제조한 장치에 대한 주소 일치가 없다는 것은 제조업체 자체에서 보장됩니다) 이러한 네트워크는 거의 무제한의 주소 공간을 가지고 있습니다. 동시에 추가 하드웨어 및 소프트웨어 수정 없이 각 단일 와이어 장치를 1-Wire 네트워크의 일부로 즉시 사용할 수 있습니다. 단일 와이어 구성 요소는 자체 클록 반도체 장치이며, 그 사이의 정보 교환은 단일 와이어 매체에서 펄스 신호의 시간 간격 변경 및 측정을 기반으로 합니다. 1-Wire 인터페이스의 신호는 비동기식 반이중 방식이며, 네트워크에서 순환하는 모든 정보는 가입자가 명령이나 데이터로 인식합니다. 네트워크 명령은 마스터에 의해 생성되며 슬레이브 장치를 찾아 주소를 지정하고, 개별 구성 요소를 직접 주소 지정하지 않고도 라인에서 활동을 결정하고, 네트워크에서 데이터 교환을 제어하는 등 다양한 옵션을 제공합니다.
1Kbps인 15,4-Wire 네트워크의 표준 속도는 첫째, 장거리 데이터 전송의 최대 신뢰성을 고려하고, 둘째, 가장 널리 사용되는 마이크로컨트롤러 유형의 속도를 고려하여 선택되었습니다. , 단선 버스 마스터를 구현할 때 주로 사용해야 합니다. 이 교환율 값은 개별 데이터 비트를 회선으로 전송하는 사이에 강제 지연을 도입하여(프로토콜 시간 슬롯 확장) 가능한 값으로 줄일 수 있습니다. 또는 다른 장치에 과부하가 걸리지 않는 단거리 고품질 통신 회선의 특정 유형의 단선 구성 요소에 허용되는 특수 가속 교환 모드(오버드라이브 속도 - 최대 125Kbps)로 전환하여 속도를 높였습니다.
단일 와이어 인터페이스를 구현할 때 표준 CMOS/TTL 로직 레벨이 사용되며 대부분의 단일 와이어 구성 요소는 2,8~6,0V 범위의 작동 전압을 사용하여 외부 소스에서 전원을 공급받을 수 있습니다. 외부 전력을 사용하는 것에 대한 대안은 소위 기생 전력 메커니즘인데, 그 효과는 데이터 버스를 통해 전송되는 전기 에너지 펄스의 1-Wire 라인의 각 슬레이브 부품을 사용하는 것이며, 이는 특수 용량에 의해 축적됩니다. 또한 개별 구성 요소 단선 네트워크는 통신 회선을 통해 마스터에서 직접 수신기에 에너지가 공급되는 동시에 네트워크의 정보 교환이 강제로 중단되는 경우 데이터 버스 전원 모드를 사용할 수 있습니다.
아마도 1-Wire 기술의 가장 매력적인 품질은 이 표준에 따라 구축된 거의 모든 구성의 네트워크를 매우 쉽게 설정, 디버깅 및 유지 관리할 수 있다는 점일 것입니다. 실제로 시작하려면 개인용 컴퓨터, 저렴한 1-Wire-line 어댑터 및 무료로 배포되는 Dallas Semiconductor Corp.가 필요합니다. iButton 뷰어 소프트웨어. 이 적은 수의 구성 요소를 사용하면 표준 단일 와이어 구성 요소를 기반으로 구축된 거의 모든 복잡한 네트워크의 제어 및 관리가 문자 그대로 몇 분 내에 구성됩니다. 이 경우 iButton Viewer 프로그램을 사용하면 개발자가 최대한 편안하게 라인의 슬레이브 단일 회선 장치를 식별하고 구성된 네트워크의 일부로 작동하는 정확성을 전체적으로 확인할 수 있습니다. 선도 조직 개인용 컴퓨터에 마스터 1-Wire 네트워크 역할을 할 수 있는 기능을 부여할 수 있는 별도 유형의 어댑터는 Dallas Semiconductor Corp.에서 자체 생산합니다. 여기에는 병렬 포트 유형 DS1410E용, COM 포트 유형 DS9097E 및 DS9097U용, USB 포트 유형 DS9490R용 어댑터가 포함됩니다. 이러한 장치에는 다양한 기능과 디자인 특징이 있어 설계자에게 최대한의 디자인 자유를 제공합니다. 그리고 사용자가 전자 장비를 만드는 기술이 거의 없다는 사실로 인해 사용 가능한 소수의 전자 부품으로 컴퓨터용 가장 간단한 1-Wire 네트워크 어댑터 회로를 쉽게 자체 조립할 수 있습니다.
단선 버스의 마스터 역할을 하는 것은 컴퓨터가 아니라 단순한 범용 마이크로컨트롤러인 경우가 많습니다. 1-Wire 네트워크와의 인터페이스를 구성하기 위해 다양한 소프트웨어 및 하드웨어 방법이 사용됩니다. 가장 간단한 것부터 컨트롤러의 제어 프로그램이 단일 와이어 라인과 연결된 기능적 양방향 출력 중 하나에서 1-Wire 인터페이스 프로토콜을 완전히 구현하는 경우부터 특수 기술을 사용하여 상당한 컨트롤러 리소스를 확보할 수 있는 옵션까지 1-Wire 네트워크 인터페이스 칩. 이러한 마이크로 회로는 범용 마이크로 컨트롤러의 일부인 주변 입력/출력 노드를 통해 마스터 단일 와이어 버스 역할을 하는 프로세서에 연결됩니다. 예를 들어 DS1481 장치는 컨트롤러의 병렬 교환 기능 출력에 직접 연결되도록 설계되었습니다. 그리고 3V 전원 공급 장치를 갖춘 마이크로 컨트롤러 기반의 단일 와이어 시스템 마스터 구성을 위해 표준 1482-Wire-line의 신호 레벨과 일치하는 패시브 DS1 마이크로 회로가 제공됩니다. 단선 라인 마스터가 표준 마이크로컨트롤러 UART 직렬 인터페이스 노드를 기반으로 구성되어야 하는 경우 DS2480B 칩이 사용되며 DS2490 칩은 내장된 UBS 인터페이스 노드에서 작동하도록 단선 라인을 조정합니다. 두 마이크로회로 모두 1-Wire 데이터 버스 데이터 버스를 능동적으로 풀업하기 위한 소위 프로그래밍 가능 메커니즘을 구현합니다. 이를 통해 문제가 있는 긴 라인에서 고품질 신호 전송을 제공하고 슬레이브 수 측면에서 마스터의 부하 용량을 증가시킵니다. 제공되는 장치입니다. 그건 그렇고, 위에서 언급 한 개인용 컴퓨터 어댑터의 대부분은 이러한 미세 회로를 기반으로 제작되었습니다. 또한 현대 Windows 운영 환경의 특성을 고려하여 본질적으로 직렬 제어 디지털 자동 장치인 이러한 특정 구성 요소를 사용하면 완전한 실시간 단일 회선 서비스를 제공할 수 있습니다. 1-Wire 프로토콜 구현을 위한 컴퓨터 시간이 부족한 복잡하고 완전한 마이크로프로세서 시스템을 구축할 때 가장 합리적인 아이디어는 단일 와이어 라인을 서비스하는 별도의 작업을 맞춤형 또는 반맞춤형 VLSI의 특수 노드에 할당하는 것입니다. , 시스템 백본을 통해 이러한 디지털 기계를 메인 프로세서 노드와 직접 페어링하기 위한 것입니다. 달라스 반도체 주식회사 Xilinx Inc. 전문가가 구현한 DS1WM이라는 노드를 구성하기 위한 일련의 권장 사항도 개발했습니다. Virtex 및 Spartan 제품군의 프로그래밍 가능 조정 가능 행렬에 대한 완전한 사례 연구입니다. 또한 MCS51 클론의 고속 컨트롤러 공급업체로도 알려진 Dallas Semiconductor Corp.는 특수 통신 마이크로컨트롤러 DS80C400을 출시했습니다. 이 마이크로컨트롤러에는 1-Wire 프로토콜 지원 머신이 칩에 내장되어 있으며, 액티브 풀업 메커니즘.
1-Wire 네트워크의 일부로 작동하는 부품을 포함하여 단일 와이어 부품을 서비스하기 위해 인기 있는 PalmOS, Handspring 및 WinCE/PocketPC 플랫폼의 휴대용 컴퓨터(또는 PDA(Personal Digital Assistant))를 사용하는 것과 관련된 방향도 매우 유망합니다. . 동시에 PDA를 단선 버스에 연결하기 위해 위에서 언급한 1-Wire-line 인터페이스 칩을 사용하는 회로 솔루션을 기반으로 하고 소비전력이 낮은 특수 직렬 포트 어댑터가 사용됩니다. 자율 이동형 1-Wire 시스템을 구성할 때 현재 가장 합리적인 접근 방식은 바로 이 접근 방식입니다. 1-Wire 네트워크를 서비스할 때 라인 마스터를 관리하기 위한 소프트웨어를 준비하는 문제도 해결 불가능한 것으로 보이지 않습니다. 달라스 반도체 주식회사 전문 개발자 소프트웨어 패키지인 iButton TMEX SDK는 전문 프로그래머를 위한 범용 도구로 무료로 배포됩니다. 이는 표준 유형의 어댑터를 통해 Windows가 장착된 개인용 컴퓨터에 연결된 단선 장치를 서비스하기 위한 프로그램 작성 프로세스를 크게 단순화합니다. 운영 체제. 여기에는 완전한 1-Wire 프로토콜을 구현하기 위한 디버깅된 드라이버 및 유틸리티 세트가 포함되어 있습니다. iButton TMEX SDK 패키지는 개발자와의 상호 작용을 위한 환경으로 특별하고 표준화된 프로그래밍 API를 사용합니다. 또한 Dallas Semiconductor Corp. 캠페인의 fttp 서버에서. 가장 널리 사용되는 마이크로프로세서 유형에 대한 1-Wire 프로토콜 구현의 다양한 예는 물론 다양한 소프트웨어 플랫폼을 위한 기성 단일 와이어 인터페이스 기능 소프트웨어 모듈 라이브러리도 무료로 제공됩니다. 구동 단일 와이어 부품
1-Wire 인터페이스를 포함하는 단일 와이어 슬레이브 부품은 두 가지 유형으로 제공됩니다. 금속 디스크 배터리와 외관이 유사한 MicroCAN 하우징 또는 인쇄 회로 기판에 장착하기 위한 기존 하우징에 사용됩니다. MicroCAN 케이스는 내부가 비어 있습니다. 이는 내부에 포함된 단선 미세 회로의 반도체 결정을 보호하는 기능을 수행합니다. 이는 본질적으로 단선 연결을 위한 접촉 패드인 서로 격리된 하우징의 두 반쪽을 통해서만 외부 세계와 연결됩니다. 선. 일반적으로 iButton 장치는 유사한 "태블릿" 케이스로 제공됩니다. 1-Wire 네트워크에 사용하도록 고안된 부품은 트랜지스터 및 집적 회로 제조에 사용되는 플라스틱 케이스에 포장됩니다. 이 접근 방식은 iButton 장치와 달리 1-Wire 네트워크용 단일 와이어 장치에는 종종 XNUMX개 이상의 핀이 있다는 사실로 설명됩니다. 단선 고속도로를 통해 데이터를 교환하는 데 필요한 핀 외에도 전원을 공급하고 이러한 장치를 센서 또는 액추에이터와 같은 자동화 개체와 연결하는 외부 회로를 구성하는 데 필요한 추가 핀이 있습니다. 가장 간단한 단일 와이어 슬레이브 부품에는 실리콘 일련 번호 DS2401(또는 외부 전원 공급 장치 DS2411을 갖춘 이 장치의 수정된 버전)과 2405-Wire 인터페이스를 통해 제어되는 전자 키 DS1가 포함됩니다. 이러한 장치 중 첫 번째는 단선 인터페이스의 데이터 라인을 전환하는 기계식 스위치 등의 상태를 식별할 수 있는 전자 태그로 자주 사용됩니다. DS2405를 사용하면 1-Wire 라인의 리턴 컨덕터를 기준으로 제어되는 키의 상태를 변경하여 외부 장비를 전환하는 간단한 기능을 원격으로 수행할 수 있습니다.
그러나 아마도 가장 많은 수의 응용 프로그램이 구현되는 가장 인기 있는 슬레이브 구성 요소는 확실히 DS18S20 유형의 디지털 온도계입니다(더 이상 생산되지 않지만 단종된 DS1820 장치의 명칭으로 더 잘 알려져 있음). 국제적인 브랜드가 되었습니다.) 다른 일체형 온도 센서에 비해 고속도로 조직의 관점에서 볼 때 이러한 디지털 온도계의 장점은 물론 우수한 도량형 특성 및 우수한 소음 내성으로 인해 다음 범위의 다점 온도 제어 시스템을 구축할 때 가장 먼저 사용됩니다. -55°C에서 +125°까지.
실시간으로 온도를 직접 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 온도 설정에 대한 비휘발성 메모리가 내장되어 있어 제어된 매개변수가 지정된 값을 초과한다는 사실에 대해 라인에 우선순위 신호를 제공할 수 있습니다. 가치. 또한 고급 장치 DS18В20이 제공되며 변환 속도는 결과의 비트 깊이에 따라 결정되며 유지 관리 중에 라인 마스터가 직접 프로그래밍합니다. 이러한 온도계에서 읽은 디지털 코드는 측정된 온도 값의 직접적인 결과이며 추가 변환이 필요하지 않습니다. 그리고 보정되지 않았지만 동시에 DS1822라는 이름의 더 저렴한 버전은 저가형 다점 온도 제어 시스템 개발자를 위한 최고의 솔루션인 것 같습니다. 기생 단일 와이어 전력 모드만 사용하는 고객을 위한 Dallas Semiconductor Corp. 캠페인. 경제적인 18단자 장치인 DS20S18-PAR, DS20B1822-PAR, DS1822-PAR을 생산합니다. 러시아 회사 Rainbow Technologies는 Dallas Semiconductor Corp.이 포함된 Maxim Integrated Products, Inc.에서 제조한 단선 디지털 온도계 DS18, DS20B18, DS20S1920, DS23169을 포함한 측정 장비로 러시아 국가 표준으로부터 승인 인증서를 받았습니다. 이 사실을 확인하기 위해 이러한 유형의 장치가 No. 02-XNUMX에 따라 국가 측정 장비 등록부에 등록되어 있고 러시아 연방에서 사용하도록 승인되었음을 나타내는 문서가 있습니다.
DS2450 유형의 2423채널 단일 와이어 ADC와 DS1 유형의 버퍼 메모리와 결합된 XNUMX채널 단일 와이어 카운터를 사용하면 아날로그 및 펄스 시간 신호의 디지털화와 관련된 문제를 해결할 수 있습니다. 이러한 장치 중 첫 번째 장치는 현재 생산되는 다양한 물리량(압력, 무게, 전압, 습도, 전류, 조명, 가속도, 동일 온도) 센서의 대부분을 포함하는 XNUMX-Wire 네트워크의 아날로그 정보 소스 서비스 문제를 본질적으로 해결합니다. ). 그러나 디지털 온도계 등을 사용하여 등록할 수 없는 범위에 있습니다. 두 번째 장치는 기술에 사용되는 다양한 유형의 펄스 센서(다양한 광학 카운터, 속도 센서, 유량계의 출력 신호, 제어된 펄스 발생기의 구동 회로에 포함된 용량성 습도 센서, 방사능 레벨 카운터, 전압-대-전압 통합)를 성공적으로 처리할 수 있습니다. 주파수 변환기 등). 그러나 여전히 단일 회선 자동화 네트워크의 기초를 이루는 가장 필수적인 "빌딩 블록"은 DS2406P 유형(잘 알려진 DS2407P 장치의 최신 버전)의 범용 이중 주소 지정 가능 트랜지스터 스위치입니다.
이러한 장치를 기반으로 많은 애플리케이션을 구현할 수 있으며, 무엇보다도 건식 접촉 센서의 논리적 상태(레벨) 및 서비스 회로를 모니터링하는 장치와 다양한 주요 회로를 구현할 수 있습니다. 따라서 지리적으로 분산된 센서(도어 모니터, 밸브 위치 접촉기, 위치, 통로, 존재 여부, 화재 및 보안 경보 등과 같이 YES/NO 출력이 있는 모든 센서)로부터 개별 정보가 수집되는 것은 이러한 구성 요소를 사용하는 것입니다. . .). 유사한 장치는 켜짐/꺼짐(히터, 에어컨, 모터, 팬, 밸브 등)의 두 가지 작동 상태를 갖는 모든 유형의 전력 장비에 대한 스위칭 제어를 제공합니다. 또한 DS2406P의 개별 프로그래밍이 가능한 양방향 핀을 사용하여 로컬 마이크로컨트롤러와 1-Wire 네트워크 사이에 느린 직렬 인터페이스를 제공할 수 있습니다. 단일 회선 네트워크를 통해 정보를 교환하는 이 방법을 구현하는 속도가 느리음에도 불구하고 XNUMX비트의 데이터가 두 개의 표준 메시지로 전송되는 경우 이 솔루션은 많은 수의 특정 응용 프로그램에 대해 충분히 수용 가능하고 신뢰할 수 있습니다. 그러나 Dallas Semiconductor Corp. 다양한 유형의 마이크로컨트롤러와 1-Wire 네트워크에 구축된 회로 간 교환을 위한 표준 "브리지"로 특수 2404포트 DS2404 정적 메모리를 사용하는 것이 좋습니다. 이 장치의 메모리 어레이는 단일 와이어 버스 측면과 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 슬레이브 직렬 인터페이스 측면 모두에서 액세스할 수 있으므로 네트워크 마스터와 슬레이브 지능형 장치 간의 정보 교환이 로컬 문제를 해결합니다. 문제는 꽤 쉽습니다. 또한 DSXNUMX 마이크로 회로에는 추가 실시간 시계 및 달력 장치가 있기 때문에 프로세서에 의해 저장된 데이터를 개별 타임스탬프와 함께 공통 메모리 어레이에 공급할 수 있습니다. Dallas Semiconductor Corp.의 DS2404 크리스털의 실시간 클록 노드를 기반으로 합니다. 단선 자동화 시스템을 구축하는 데 매우 유용한 두 가지 구성 요소가 더 생산되고 있습니다. 이는 DS2415 및 DS2417 장치입니다. 이러한 장치를 사용하면 단선 네트워크 인터페이스로 저렴한 시계/달력을 구성할 수 있습니다. 또한, 두 번째 장치는 구성에 별도의 인터럽트 핀이 있기 때문에 시간에 맞춰 외부 장비의 스위칭을 추가로 제어하거나 1-Wire 라인에서 발생하는 프로세스와 다른 장치의 작동 동기화를 제공할 수도 있습니다. . 전력, 장비, 2890-Wire 네트워크 인터페이스가 장착된 디지털 전위차계 DS1을 포함하여 분산된 아날로그 제어를 위한 단일 회선 네트워크의 기능을 대폭 확장합니다. 이 장치를 사용하면 아날로그 제어 신호를 256단계로 원활하게 변경할 수 있어 다양한 원격 충격 없는 제어 시스템을 만들 수 있습니다.
다양한 단일 와이어 구성 요소 중에서 가장 다양한 기능을 갖춘 것이 고유한 DS2408임이 분명합니다. 이는 개별 양방향 1비트 자유롭게 비트 프로그래밍 가능한 2408-Wire I/O 포트로, 이를 통해 임의로 수정된 외부 장치와 단일 와이어 라인 간의 인터페이스를 구현할 수 있습니다. 이 장치에는 데이터 전송 또는 수신을 위한 하드웨어 클로킹을 제공하는 양방향 외부 클록 출력이 있습니다. DS1 칩을 사용하면 8-Wire 버스를 통해 제어가 가능합니다. XNUMX개의 독립 채널에 대한 일괄 양방향 입력/출력, 다양한 유형의 광 동적 액정 표시기 및 디스플레이 구동, 스캐닝 매트릭스 키보드 및 개별 센서 또한 직렬 및 병렬 모드 모두에서 다양한 유형의 마이크로 컨트롤러를 사용하여 진정한 본격적인 인터페이스를 구현할 수 있습니다.
1-Wire 네트워크의 일부 부품에는 다양한 크기의 영구(사용자가 한 번만 채움) 또는 비휘발성 메모리 어레이가 포함되어 있습니다. 이를 통해 특정 구성 요소의 사용 및 그 사용의 특징(식별자, 영토 위치, 보정 계수, 치수, 기본 설정 등)과 관련된 특수 서비스 정보를 단선 장치에 직접 저장할 수 있습니다. 덕분에 각각의 새로운 단선 네트워크의 운영을 구성하기 위해 별도의 특수 소프트웨어를 준비할 필요가 없으며 특정 시스템의 특성에 따라 재구성되는 하나의 표준 프로그램만 있으면 충분합니다(물론, 1-Wire 시스템의 모든 구성요소에 대한 메모리는 미리 정의된 특정 규칙에 따라 채워집니다. 시스템 작동 중에 추가 정보를 저장해야 하는 경우 개발자는 영구(DS2502/DS2505/DS2506) 및 비휘발성(DS2430A/DS2432/DS2433) 메모리를 모두 포함하는 특수 단일 와이어 장치를 마음대로 사용할 수 있습니다. 다양한 크기의.
MicroCAN 패키지에 포함된 iButton 제품군의 여러 구성 요소는 정보 식별, 축적, 저장 및 전송과 관련된 특정 문제를 해결하는 단일 와이어 슬레이브 장치인 1-Wire 네트워크의 일부로 사용될 수도 있습니다. 예를 들어 산업 자동화 시스템에서 식별 절차를 구현하려면 일반적으로 일반적인 웨어러블 전자 태그 DS1990A를 사용하는 것으로 충분합니다. 그리고 다중 지점 온도 모니터링은 여러 DS1921 # 장치 또는 기타 TERMOCHRON 장치의 네트워크를 통해 쉽게 수행할 수 있습니다. 각 장치는 미리 설정된 특정 시간 간격으로 측정된 온도 값을 등록하고 수신된 정보를 자체 비휘발성 장치에 저장합니다. 메모리는 본질적으로 "프로그래밍 가능한 온도 테이프 레코더"입니다. 자율 1-Wire 시스템에 의해 축적된 데이터를 개인용 컴퓨터로 전송하는 문제를 해결하기 위해 다양한 iButton 장치가 생산되는데, 이 경우 소위 전송 태블릿 역할을 합니다. 이러한 장치에는 주로 비휘발성 메모리 장치가 포함됩니다. 디자인 구성을 포함하여 리튬 배터리입니다. 이것은 DS1992(1Kbps)부터 DS1996(64Kbps)까지의 전체 태블릿 시리즈이며, 그중에는 DS1994(4Kbps)의 수정본도 포함되어 있습니다. -시간 시계 노드, 저장된 데이터의 타임스탬프를 생성하거나 자율적인 리소스 로거를 구성하는 데 편리합니다.
또한 EEPROM 수정 DS1971(32바이트), DS1973(512바이트) 및 DS1977(32KB)과 같은 전기적으로 지울 수 있는 메모리가 있는 장치를 동일한 목적으로 사용할 수 있습니다. 많은 양의 정보를 이동할 때는 iButton 장치와 개인용 컴퓨터 간에 데이터를 교환할 때 높은 전송 속도를 제공하는 DS9490B 유형의 USB 포트 어댑터와 함께 전송 "태블릿"을 사용하는 것이 편리합니다. 1-Wire 네트워크에서 데이터를 축적하고 저장하는 문제만 해결하는 경우 위의 전송 "태블릿" 중 하나라도 해당 네트워크에 쉽게 포함될 수 있습니다. 동시에 MicroCAN 케이스의 장치를 단선 라인의 도체에 연결하기 위해 DS9100 또는 DS9098P 유형의 특수 래치 또는 DS9094 유형의 더 간단한 클립이 사용됩니다. 단일 와이어 인터페이스의 회로 구현과 문제가 있는 라인에서의 작동 안정성의 관점에서 모든 슬레이브 단일 와이어 구성 요소는 역사적으로 서로 다르며 그룹으로 나뉩니다. 1. DS2401, DS2405 - 플라스틱 케이스에 1-Wire 인터페이스를 갖춘 최초의 장치는 짧은 버스에서 작동하도록 설계된 최초의 iButton 장치 모델(1994년까지)과 회로가 완전히 유사합니다. 2. DS1820, DS2407P, DS2450, DS2404, DS2415, DS2417, DS1920 등 - 특히 긴 라인 작업을 위한 두 번째 버전(2000년 이전에는 이러한 구성 요소가 대부분 단종되었습니다.) 3. DS18S20, DS18B20, DS1822, DS2438, DS2406P, DS2409, DS2890, DS1973 등. - 세 번째 옵션은 이전 옵션(1년 이후)에 비해 2000-Wire 백본의 충돌에 더 강합니다. 4. DS2411, DS2408, DS1921#, DS1977 등 - 1-Wire 인터페이스 회로의 신뢰성 측면에서 가장 성공적인 최신 옵션입니다(2003년 이후). 통신 회선 및 토폴로지 1-Wire 네트워크 구축에서 중요한 역할은 단일 회선 통신 회선의 실행입니다. 일반적으로 이러한 라인은 세 가지 주요 도체로 구성된 구조를 갖습니다. 데이터 - 데이터 버스, RET - 리턴 또는 접지선, EXT_POWER - 서비스되는 슬레이브 장치뿐만 아니라 외부 센서 및 제어 회로용 외부 전원 공급 장치입니다. 슬레이브 장치와의 인터페이싱 및 배치 방법과 배치에 사용되는 재료에 따라 다음 표에 따라 1-Wire 네트워크 구성을 위한 세 가지 주요 품질 옵션이 있으며, 각 옵션은 다음과 같은 경우 특수 기술과 액세서리의 사용을 의미합니다. 라인을 구현하고 있습니다.
종종 복잡한 단선 네트워크를 구성할 때 통신 회선의 배선을 용이하게 하고 동시에 작동하는 장치의 감소로 인해 길이를 줄이거나 회선의 전기 부하를 줄이기 위해 트리를 제공해야 합니다. - 트렁크의 빔 구조와 유사하며 일반 버스의 구조와 크게 다릅니다. 이를 위해 하나 이상의 레벨의 1-Wire 네트워크 분기가 사용됩니다. 이러한 분기 구성의 주요 요소는 단일 와이어 라인의 리턴 와이어 전환으로 인해 분기를 제공하는 DS2406 유형의 기존 주소 지정 가능 키 또는 2409-Wire 라인을 직접 전환하는 특수 DS1 분기 스위치입니다. 데이터 버스. 후자의 옵션이 더 바람직합니다. 분기에 의해 구동되는 연결이 끊긴 분기의 구성 요소는 항상 활성 상태로 유지됩니다. 각 분기의 마스터가 다른 분기를 비활성화한 상태에서 네트워크를 대체 유지 관리하면 회선의 전체 길이와 슬레이브 장치 수를 크게 늘릴 수 있습니다. 개인용 컴퓨터를 기반으로 한 1-Wire 시스템 구성에 특별한 어려움이 있는 경우 LINK 유형의 COM 포트에 지능형 어댑터를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 마이크로 프로세서를 기반으로 구현됩니다. 동시에 이 장치는 직렬 포트 측면에서 Dallas Semiconductor Corp.에서 제조한 인기 있는 DS9097U 어댑터의 작동을 완벽하게 에뮬레이션하므로 자체 내장 덕분에 이전에 개인용 컴퓨터용으로 개발된 모든 소프트웨어를 지원합니다. 지적 자원을 활용하여 어려운 간섭 환경에서 문제가 있는 1-Wire 라인에 대한 단일 와이어 장치의 우선적인 작동 모드를 구현합니다. LINK는 라인의 액티브 풀업 메커니즘을 크게 향상시켜 300미터가 넘는 케이블 길이와 100개가 넘는 동반 단일 와이어 구성 요소 수 및 디지털 필터링을 사용하여 이상적인 교환 신호를 실제로 얻을 수 있게 해줍니다. 장치 프로세서의 알고리즘은 전자기 간섭에 대한 단일 와이어 라인의 저항을 크게 향상시킵니다. 애플리케이션 수많은 사실은 단선 버스가 국제 표준으로 인식되고 유서 깊은 개발자 및 전자 제조업체 측에서 이 인터페이스가 심각하다는 것을 나타냅니다. 예를 들어, 단일 와이어 라인 마스터를 기반으로 구성하는 방법에 대한 문헌에는 실제로 단일 범용 마이크로 컨트롤러가 없습니다.
미국 회사인 Embedded Data Systems, LLC(PointSix, Inc.의 후속 기업)는 자동화 분야에서 1-Wire 네트워크 기술 사용에 대한 노선을 가장 일관되게 방어하고 있습니다. 이번 캠페인은 자동화 분야에서 단선 버스의 성과를 소개하고 홍보함으로써 명성을 얻었다고 할 수 있습니다. 그리고 이는 활동의 주요 영역이 온실 자동화가 아니라 화재 경보 시스템 생성이 아니라 기계 공학 및 화학 산업의 첨단 기술 분야에 서비스를 제공하기 위한 도구 및 시스템 개발이라는 사실에도 불구하고 , 독특한 실험 및 과학 장비 제작까지. 이는 회사가 생산하는 가장 광범위한 제품(특수 기능을 갖춘 고온 및 저온 측정용 다양한 프로브, 특수 기능을 갖춘 습도, 압력 및 산도 센서, 특수 광학 센서, 정보 수집 보드, 다양한 분석 장비와 인터페이스 장치, 등), 각 장치에는 단일 와이어 기술 요소가 포함되어 있습니다.
물론 자동화를 위한 1-Wire 기술 적용 분야의 유망한 사례에는 SYSTRONIX 또는 AAG Electronica와 같은 잘 알려진 글로벌 제조업체의 활동이 포함됩니다. LLC.
완전한 도구 라인과 수많은 사용 사례, 제공된 제품의 높은 판매 등급은 이들 회사가 다양한 분산 자동화 문제를 해결하기 위해 사용하는 단일 와이어 버스 개념의 성공과 타당성을 나타냅니다. .
실제로 단일 와이어 버스 기술의 가능성을 명확하게 보여주는 또 다른 예는 PointSix, Inc., AAG Electronica LLC, Dallas Semiconductor가 공동으로 개발한 완전 자동 기상 관측소(1-Wire Weather Station) 구축 프로젝트입니다. 주식회사 및 텍사스 웨더 인스트루먼츠(Texas Weather Instruments, Inc.) 처음(90년대 중반)에는 온도 제어를 수행하는 9097개의 DS18S20 온도계, 서비스용 DS2438 마이크로 회로에서 단지의 핵심인 DS2423U 어댑터가 있는 선도적인 개인용 컴퓨터를 기반으로 여러 실험 시스템이 만들어졌습니다. 공기 습도 센서, 풍속을 결정하는 구성 요소 DS16 및 방향을 결정하는 2401개의 전자 라벨 DSXNUMX. 이러한 최초의 기상 시스템은 텍사스 주에서 장기간 운영되는 동안 설치되어 성공적으로 테스트되었습니다. 또한 일부에는 기압, 번개 방전, 표면 강수량, 태양 활동, 토양 수분 등 센서의 신호 제어를 보장하는 추가 단일 와이어 솔루션이 장착되어 있습니다. 각 시스템에 기록된 모든 센서의 데이터는 개인용 컴퓨터로 수신되어 인터넷을 통해 실시간으로 중앙 운영자 콘솔로 전송됩니다. 중앙 운영자 콘솔에서는 해당 지역의 기상 데이터가 수신 및 보관되며, 여러 영토에 분산된 방송국의 정보. Texas Weather Instruments Inc.를 성공적으로 완공한 후 이미 수년 동안 사람의 유지 관리가 필요하지 않은 완전 자동 기상 관측소에서 성공적으로 거래해 왔습니다. 더욱이 이러한 장치의 인기는 전 세계적으로 너무 커서 Dallas Semiconductor Corp.가 그러한 스테이션을 구축하는 데 필요한 최소한의 단일 와이어 구성 요소 세트를 포함하는 특수 WS-1 칩셋의 생산을 시작해야 했습니다. 자체 조립용 보드, 인증된 기계 및 구조 요소를 포함하여 전 세계 수많은 사용자를 위한 이러한 시스템의 전체 세트는 AAG Electronica LLC에서 수행됩니다. 1-Wire 네트워킹 기술의 장점이 충분히 활용되고 Dallas Semiconductor Corp. 캠페인이 특별한 관심을 기울이고 있는 상당히 유망한 분야입니다. 자율적인 화학 동력원인 배터리를 관리하는 것입니다. 여기에서 관리는 무엇보다도 에너지원의 엄격하고 완전한 식별, 제조 기능 및 개별 기술적 특성을 배터리에 내장된 각 개별 전자 장치의 메모리에 저장하고 전체 주요 작동 매개변수를 가장 완벽하게 모니터링하는 것을 의미합니다. 전체 서비스 수명 및 서비스되는 자율 에너지 원의 충전 복원과 관련된 올바른 제어 조치의 형성.
재충전 알고리즘의 선택은 주로 배터리의 작동 이력에 대한 적절한 관리 및 지식에 달려 있으며, 이는 다양한 유형의 배터리의 사용 효율성 및 서비스 수명과 직접적인 관련이 있습니다. 이를 위해 다중 셀 에너지 구조(특히 모바일 장치 및 무정전 전원 공급 장치용)의 각 배터리에는 개별 단일 와이어 구성 요소가 장착되어 본질적으로 자율 전원 공급 장치의 지능형 시스템 요소로 전환됩니다. 회사에서 생산하는 모든 범위의 미세 회로가 이 영역과 관련되어 있습니다. 달라스 반도체 주식회사 오늘날 자율 전원 공급 장치를 위한 지능형 유지 관리 시스템 시장을 장악하는 동시에 에너지 요소 관리 문제에 대한 새로운 통합 네트워크 접근 방식을 공언하고 있습니다. 동시에 1-Wire 솔루션은 관리 및 충전 제어 장치 서비스를 위한 다중 지점 버스를 구성하는 데 사용됩니다. 이를 통해 개별 에너지원뿐만 아니라 많은 개별 유사한 요소로 구성된 전체 배터리도 유지할 수 있습니다. 또한, 이러한 장치는 배터리의 식별 또는 간단한 온도 제어뿐만 아니라 전체 작동 시간 동안 주요 매개변수(전압, 전류, 방전, 단락 제어 등)에 대한 전체 규모 모니터링도 제공할 수 있습니다. 이러한 장치에 의해 축적된 결과는 히스토그램(DS2436) 형식이나 타임 스탬프에 연결된 순차적 판독값 배열(DS2438) 형식으로 내장된 비휘발성 메모리에 저장됩니다.
현재 Dallas Semiconductor Corp. 다양한 유형과 목적의 자율 전원 공급 장치(DS2720, DS2740, DS2751, DS2770 등)의 모니터링, 관리, 보호 및 전하 회수 제어를 위한 다양한 정밀 크리스털을 생산합니다. 여기에는 무엇보다도 정밀하고 안정적인 수동 부품을 사용하는 외부 배관이 필요한 유사한 장치의 다른 수정과 달리 모니터링되는 배터리가 소비하는 전류 제어에 더 높은 정확도를 제공하는 DS276# 제품군의 크리스털이 포함됩니다. 이는 특히 특수 반도체 기술에 따라 만들어진 내장된 교정된 저항 회로(션트)와 이러한 구성에 특수 하드웨어-소프트웨어 사전 교정 메커니즘이 존재하기 때문에 달성됩니다. 장치. 산업 네트워크와의 제한 사항 및 인터페이스 물론 1-Wire 네트워크에는 건물 자동화 시스템에 사용할 수 있는 고유한 틈새 시장이 있습니다. 예를 들어 비디오 감시 시스템이나 빠른 프로세스 서비스와 관련된 고속 교환을 구축할 때 대량의 정보를 전송하거나 단일 회선 네트워크의 기능을 강력한 산업용 네트워크와 비교할 때 심각하게 사용하는 것은 의미가 없습니다. ProfiBus, FeldBus, LonWorks, CAN, Industrial Internet 등의 인터페이스 자동화 분야에서 단일 와이어 1-Wire 네트워크 기반 시스템 사용에 대한 오늘날의 주요 제한 사항을 공식화하는 것도 가능합니다.
괄호 안의 설명에서 알 수 있듯이 1-Wire 네트워크에 대한 이러한 명백한 내용조차도 극복할 수 없는 어려움은 아닙니다. 또한 지리적으로 분산된 느린 단일 회선 구조를 CAN 및 산업 인터넷과 같은 생산적인 네트워크에 유기적으로 통합할 수 있는 접근 방식이 있습니다. 이는 최신 마이크로컨트롤러를 기반으로 구현된 특수 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션과 고유한 Dallas Semiconductor Corp. 캠페인 도구를 사용하여 달성할 수 있습니다. - TINI 장치(작은 인터넷 인터페이스). TINI400은 RS80, 400-Wire, CAN 232B, 이더넷과 같은 가장 일반적인 네트워크 인터페이스의 리소스를 결합하는 고성능 네트워크 마이크로컨트롤러 DS1C2.0에 구현된 중앙 프로세서 기반의 전체 마이크로시스템입니다. 표준 로컬 직렬 I2C 및 SPI 인터페이스를 구성하기 위한 자율 노드뿐만 아니라 병렬 400비트 동기식 백본을 사용할 가능성은 말할 것도 없습니다. 또한 TINI1 보드에는 1MB의 플래시 프로그램 메모리, 400MB의 SRAM, 실시간 클록 노드, 리튬 배터리 및 실리콘 식별 번호가 포함되어 있습니다. TINI390은 이전 세대 TINI인 TINI390 보드에서 신중하게 개발 및 테스트된 TCP/IP 및 Java Virtual Machine에 대한 지원을 포함하는 강력한 운영 환경을 실행합니다. 후자는 TINIXNUMX의 소프트웨어 지원 기술이 Dallas Semiconductor Corp.에 의해 수년에 걸쳐 개발되었다는 사실에 의해 결정됩니다. 완전히 공개된 프로젝트로서 Sun Microsystems, Inc.의 직원들과 함께합니다. 이러한 접근 방식을 통해 우리는 최종 사용자로부터 가장 효과적인 피드백을 얻을 수 있었고, 이는 대부분의 소프트웨어 결함을 식별하고 제거하는 데 도움이 되었습니다. 이제 Dallas Semiconductor Corp.의 웹사이트에 있습니다. 빠르고 생산적이지만 비싸고 느리지만 저렴하고 저렴한 TINI 장치 기반의 로컬 단일 와이어 원격 모니터링 및 제어 시스템의 구축을 크게 촉진하는 필요한 모든 문서 및 소프트웨어 개발 도구를 찾을 수 있습니다. 효과적인 인터페이스. 결론적으로 고속 유지보수가 필요하지 않지만 상당한 유연성과 확장성이 필요한 다양한 분산 장비에 대한 건물 제어 및 관리 자동화 시스템에 1-Wire 기술을 사용하는 것의 절대적인 효율성과 합리성을 다시 한 번 주목할 필요가 있습니다. 낮은 구현 비용으로. 간행물: cxem.net
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