摘 要： 主要介紹了一種借助單片機串口實現(xiàn)1-Wire總線通信的方法，并以集成數(shù)字溫度傳感器DS18B20為例，基于有限狀態(tài)機采用該方法完成了通信程序的設計。
關鍵詞： 1-Wire總線；串口；有限狀態(tài)機；DS18B20

　1-Wire總線是Dallas半導體公司推出的一種半雙工串行總線，它采用單根信號線實現(xiàn)微控制器（主機）與接口器件（從機）之間的雙向通信，每個從機具有唯一的工廠光刻ID作為地址。
　1-Wire總線的優(yōu)勢在于結構簡單、便于總線擴展，可以通過總線為器件供電。1-Wire器件種類豐富，典型器件包括溫度傳感器、存儲器、實時時鐘、電池管理等。在低功耗儀表、工業(yè)控制及家庭監(jiān)控網(wǎng)絡等領域，1-Wire總線獲得了廣泛應用。
　1-Wire總線協(xié)議通常采用軟件延時實現(xiàn)，對于實時性高且無操作系統(tǒng)的單片機，該方式難以提高單片機效率，同時極大地降低了系統(tǒng)實時性。本文提出了一種基于單片機串口的1-Wire總線協(xié)議的軟硬件設計，該設計實現(xiàn)了1-Wire總線通信和單片機效率、實時性的兼顧。
1 1-Wire總線協(xié)議簡析
　1-Wire總線的單根信號線兼有地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線的功能，因此，訪問1-Wire器件要嚴格遵循總線協(xié)議以保證數(shù)據(jù)完整性。
　1-Wire總線協(xié)議定義了初始化脈沖、寫脈沖和讀脈沖3類總線信號，其主要區(qū)別在于，總線上高低電平時間不同，下面分別對它們進行簡析。

2.2 通信協(xié)議接口
　單片機串口采用1 bit起始位、8 bit數(shù)據(jù)位、1 bit停止位的工作方式，發(fā)送時由LSB至MSB逐位發(fā)送。
?。?）初始化脈沖
設置波特率為9 600 b/s，即每1 bit的寬度為104.2 μs，發(fā)送數(shù)據(jù)0xf0，則起始位和低4 bit構成復位信號，高4 bit為1，即釋放總線。如總線上無應答信號，則串口接收的數(shù)據(jù)等于0xf0，否則說明總線上有應答信號。
　（2）讀寫脈沖
　設置波特率為115 200 b/s，即每1 bit的寬度為8.7 μs，完整的發(fā)送過程持續(xù)87 μs，滿足讀寫脈沖至少60 μs的協(xié)議要求。起始位、停止位分別用來啟動、終止讀寫脈沖。寫脈沖中，根據(jù)串口發(fā)送不同數(shù)據(jù)區(qū)分別實現(xiàn)寫0時序和寫1時序；讀脈沖中，串口發(fā)送數(shù)據(jù)0xff，起始位實現(xiàn)讀脈沖時序的啟動，LSB為1，此時，主機釋放并采樣總線，起始位與LSB共維持17.4 μs，滿足協(xié)議對讀時序的要求。根據(jù)串口接收的數(shù)據(jù)最低位即可區(qū)分從機發(fā)送至總線的數(shù)據(jù)。
　采用串口實現(xiàn)1-Wire總線通信的本質在于將3類總線信號與不同波特率下不同數(shù)據(jù)的串口收發(fā)過程建立聯(lián)系，初始化脈沖對應2次串口收發(fā)的過程，讀寫脈沖則對應1次串口收發(fā)的過程[4]。具體對應關系如表1所示。

3 1-Wire總線應用——DS18B20
　DS18B20是1-Wire總線的集成數(shù)字