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無線電子工学および電気工学の百科事典 1-Wireインターフェース。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
1-Wireとは何ですか？ 単線 1-Wire インターフェイスは、90 年代後半に Dallas Semiconductor Corp. によって開発され、次の XNUMX つの主要なアプリケーション分野での使用が開発者によって規制されています。
最初のアプリケーションが世界市場で広く知られており、長い間当然の人気を博しており、1 番目のアプリケーションが、ダラス セミコンダクター社が製造した少数の外部ピンを使用して半導体コンポーネントの機能を簡単に再配置する機能を提供することに成功した場合、自動化システムは1-Wire バスに基づくものはまだ正当な評価を受けていません。 以前は、この状況は、オートメーション分野でアプリケーションを編成するための非常に限られたコンポーネントのセットによって決定されていました。 しかし、最近では、さまざまな分野での XNUMX-Wire インターフェースの使用に関するレポートや具体的な例がますます増えており、ますます多くの開発者がこのテクノロジーに関心を示しており、まず第一に、大幅な拡張に関連しています。単線コンポーネントのラインナップの一部です。 では、このネットワーク標準の何が特別なのでしょうか? 実際、単線回線を介して情報を送信する媒体としては、通常の電話ケーブルを使用することがほとんどであるため、この場合の交換速度は速くありません。 ただし、自動化が必要なオブジェクトの大部分を注意深く分析すると、それらの 60% 以上については、最大サービス速度 15,4 Kbps で十分に満足できるでしょう。 1-Wire には次のような他の利点もあります。
基本原則 1-Wire-net は、XNUMX 本のデータ回線と XNUMX 本のデータ回線を使用する情報ネットワークです。 通い箱 （または 陶器） ワイヤー。 したがって、このネットワークの交換環境を実装するには、さまざまなカテゴリの非シールドツイストペアを含む利用可能なケーブル、さらには通常の電話線も使用できます。 このようなケーブルを敷設する場合、特別な機器は必要ありません。また、単線回線の最大長は開発者によって 300 m に制限されています。 1-Wire ネットワークのアーキテクチャの基礎は、各デバイスがカスケード接続や分岐なしで単一のバックボーンに直接接続される一般的なバス トポロジです。 この場合、XNUMX つのネットワーク構造は、 主導 またはマスターと多数の フォロワー。 マルチマスター モードで単線システムの動作を組織化するための特定のテクニックが多数あります。 1-Wire ネットワークの構成は、その変更が単線バスを構成する基本原則に従っている場合、システム全体のさらなる動作やパフォーマンスを妨げることなく、動作中に任意に変更できます。 この機能は、1-Wire インターフェイス プロトコルにスレーブ デバイスを検索するための特別なコマンドが存在することによって実現されます (ROMを検索) を使用すると、情報交換の新しい参加者を迅速に特定できます。 このようなコマンドの標準処理速度は、75 秒あたり最大 XNUMX ネットワーク ノードです。
1-Wire インターフェイスのネットワーク バージョンを備えたデバイスには固有の個別アドレスが存在するため (Dallas Semiconductor Corp. がこれまでに製造したデバイスにアドレスが一致しないことはメーカー自身によって保証されています)、そのようなネットワークにはほぼ無制限のアドレス空間。 同時に、各単線デバイスは、ハードウェアやソフトウェアを追加変更することなく、1-Wire ネットワークの一部としてすぐに使用できるようになります。 単線コンポーネントはセルフクロック半導体デバイスであり、それらの間の情報交換の基礎は、単線環境におけるパルス信号の時間間隔の継続時間の変化の制御とその測定です。 1-Wire インターフェイスの信号伝送は非同期かつ半二重であり、ネットワーク内を循環するすべての情報は加入者によってコマンドまたはデータとして認識されます。 ネットワーク コマンドはマスターによって生成され、スレーブ デバイスの検索とアドレス指定、個々のコンポーネントに直接アドレス指定しなくても回線上のアクティビティの決定、ネットワーク上のデータ交換の制御などを行うためのさまざまなオプションを提供します。
1-Wire ネットワークの標準速度である 15,4 Kbps は、第一に長距離でのデータ伝送の信頼性を最大限に確保するため、そして第二に、最も広く使用されているタイプのマイクロコントローラの速度を考慮して選択されました。主に単線バス マスターを実装する場合に使用する必要があります。 この交換レートの値は、回線への個々のデータ ビットの送信間に強制的な遅延を導入する (プロトコル タイム スロットを伸ばす) ことによって、可能な値まで減らすことができます。 または、特別な加速交換モード (オーバードライブ速度 - 最大 125 Kbps) に切り替えることで増加します。これは、他のケーブルで過負荷になっていない短距離の高品質通信回線上の特定のタイプの単線コンポーネントに許可されています。デバイス。
単線インターフェースを実装する場合、標準の CMOS/TTL ロジック レベルが使用され、ほとんどの単線コンポーネントは 2,8V ～ 6,0V の範囲の動作電圧で外部電源から電力を供給できます。 外部電源の使用に代わる方法は、いわゆる寄生電源メカニズムです。その効果は、特別な容量によって蓄積される、データ バス経由で送信される電気エネルギー パルスの 1-Wire ラインの各スレーブ コンポーネントを使用することです。また、各コンポーネントの単線ネットワークでは、マスタから通信回線を介して直接受信機にエネルギーを供給し、ネットワーク内の情報交換を強制的に停止するデータバスパワーモードを使用することができます。
おそらく 1-Wire テクノロジーの最も魅力的な品質は、この規格に従って構築されたほぼすべての構成のネットワークのセットアップ、デバッグ、保守が非常に簡単なことです。 実際、始めるのに必要なのは、パーソナル コンピュータ、安価な 1-Wire 回線アダプタ、および Dallas Semiconductor Corp から無料で配布されているアダプタだけです。 iButton ビューア プログラム。 この少数のコンポーネントを使用すると、標準の単線コンポーネントに基づいて構築された、ほぼあらゆる複雑さのネットワークの制御と管理を文字通り数分以内に組織化できます。 この場合、iButton Viewer プログラムを使用すると、開発者にとって最大限の快適さで、回線上のスレーブ単線デバイスを識別し、構成されたネットワークの一部として機能するかどうかを完全にチェックできます。 主要な組織 パーソナル コンピュータを 1-Wire ネットワーク マスターとして機能させる特定のタイプのアダプタは、Dallas Semiconductor Corp. 自体によって製造されています。 これらには、パラレル ポート タイプ DS1410E 用、COM ポート タイプ DS9097E および DS9097U 用、USB ポート タイプ DS9490R 用のアダプタが含まれます。 これらのデバイスにはさまざまな機能と設計機能があり、開発者は設計時に最大限の自由を選択できます。 また、ユーザーが電子機器作成のスキルを少し持っていれば、入手可能な少数の電子部品からコンピュータ用の単純な 1-Wire ネットワーク アダプタの回路を独立して組み立てることが簡単です。
多くの場合、単線バスのマスターはコンピューターではなく、単純なユニバーサル マイクロコントローラーです。 1-Wire ネットワークとのインターフェースを構成するには、さまざまなソフトウェアおよびハードウェアの方法が使用されます。 コントローラの制御プログラムが単線回線に関連付けられた機能的な双方向ピンの 1 つに 1-Wire インターフェイス プロトコルを完全に実装する最も単純なものから、インターフェイス用の専用チップを使用することでコントローラのリソースを大幅に解放するオプションまであります。 1481-Wire ネットワーク。 このようなマイクロ回路は、ユニバーサル マイクロコントローラーの一部である周辺入力/出力ノードを介して、単線バス マスターの役割を果たすプロセッサに接続されます。 たとえば、DSXNUMX はコントローラのパラレル通信機能ピンに直接接続するように設計されています。 また、3 ボルト電源を備えたマイクロコントローラーに基づいた単線システムのマスターを構成するために、標準の 1482-Wire ハイウェイの信号レベルと調整するパッシブ DS1 マイクロ回路が提供されています。 単線ライン マスターを標準マイクロコントローラー UART シリアル インターフェイス ノードに基づいて構成する必要がある場合は、DS2480B チップが使用され、DS2490 チップは単線ラインを内蔵 UBS インターフェイス ノードから動作するように適応させます。 どちらのマイクロ回路も、1-Wire データ バスをアクティブにプルアップするためのいわゆるプログラマブル メカニズムを実装しています。これにより、問題のある長い回線でも高品質の信号伝送が保証され、サービスを提供するスレーブ デバイスの数に関してマスターの負荷容量が増加します。 ところで、上記のパーソナル コンピュータ用アダプタのほとんども、同様の超小型回路に基づいて構築されています。 さらに、最新の Windows オペレーティング環境の特殊性を考慮して、本質的にシリアル インターフェイスを介して制御されるデジタル マシンであるこれらの特定のコンポーネントを使用することで、単線回線の本格的なサービスをリアルタイムで提供します。 1-Wire プロトコルを実装するためのコンピュータ時間が不足している複雑な完全なマイクロプロセッサ システムを構築する場合、最も合理的なアイデアは、単線回線をサービスする別のタスクをカスタムまたはセミカスタム VLSI の特別なユニットに割り当てることです。 、その後、システム バックボーンを介してメイン プロセッサ ノードと直接そのようなデジタル マシンをインターフェイスするためのものです。 ダラス セミコンダクター コーポレーションDS1WM と呼ばれるそのようなノードを構成するための一連の推奨事項も開発しました。これは、特にザイリンクス社の専門家によって実装されました。 Virtex および Spartan ファミリのプログラム可能な調整可能なマトリクスの完全な実用的な例の形で。 さらに、高速 MCS51 クローン コントローラーのサプライヤーとしても知られる Dallas Semiconductor Corp. は、アクティブ プルを実装する機能を備えたチップに組み込まれた 80-Wire プロトコル サポート マシンを含む、特殊な通信マイクロコントローラー DS400C1 を製造しています。 -アップ機構。
1-Wire ネットワークの一部として動作するコンポーネントを含む単線コンポーネントのサービスに、人気の高いプラットフォーム PalmOS、Handspring、WinCE/PocketPC のポケット コンピュータ (または PDA (Personal Digital Assistant)) を使用するという方向性もかなりあるようです。有望な。 同時に、PDA を単線バスに接続するために、専用のシリアル ポート アダプタが使用されます。これは低消費電力を特徴とし、上記のインターフェイス チップを 1 つの機能で使用する回路ソリューションに基づいて構築されています。ワイヤーライン。 このアプローチは、現在、自律型モバイル 1-Wire システムを構成する場合に最も合理的です。 1-Wire ネットワークにサービスを提供する際にラインマスターを制御するソフトウェアを準備するという問題も、解決できないわけではないようです。 ダラス・セミコンダクター社製iButton TMEX SDK は、無料で配布されるプロフェッショナル ソフトウェア開発パッケージであり、プロのプログラマ向けの汎用ツールであり、標準タイプのアダプタを介して Windows オペレーティング システムを搭載したパーソナル コンピュータに接続された単線デバイスをサービスするためのプログラムの作成プロセスを大幅に簡素化します。 。 これには、本格的な 1-Wire プロトコルを実装するためのデバッグされたドライバーとユーティリティのセットが含まれています。 iButton TMEX SDK は、開発者と対話するためのインターフェイスとして特別な標準化されたソフトウェア API を使用します。 さらに、Dallas Semiconductor Corp. キャンペーンの fttp サーバーから。 最も一般的なタイプのマイクロプロセッサのいくつかに対する 1-Wire プロトコルの実装例は、さまざまなソフトウェア プラットフォーム用の単線インターフェイスの機能ソフトウェア モジュールの既製ライブラリと同様に、無料で入手できます。 駆動単線コンポーネント
1-Wire インターフェイスを含む単線スレーブ コンポーネントには、1 つの異なるタイプがあります。 外観が金属ディスクバッテリーに似たMicroCANハウジング、またはプリント基板に取り付けるための従来のハウジングのいずれかです。 MicroCANケースは中が空洞になっています。 これは、その中に含まれる単線超小型回路の半導体結晶を保護する機能を実行します。この回路は、互いに隔離されたハウジングの 1 つの半分を介してのみ外界に接続されており、これらの部分は基本的に単線を接続するための接触パッドです。ライン。 原則として、iButton デバイスは同様の「タブレット」ケースで提供されます。 XNUMX-Wire ネットワークでの使用を目的としたコンポーネントは、トランジスタや集積回路の製造に使用されるプラスチック ケースにパッケージされています。 このアプローチは、iButton デバイスとは異なり、XNUMX-Wire ネットワーク用の単線デバイスには XNUMX つ以上のピンがあることが多いという事実によって説明されます。 単線ハイウェイを介してデータを交換するために必要なピンに加えて、これらのピンには、電力を供給し、そのようなデバイスを自動化オブジェクト (センサーやアクチュエーターなど) に接続する外部回路を構成するために必要な追加のピンがあります。 最も単純な単線スレーブ コンポーネントには、シリコン シリアル番号 DS2401 (または外部電源 DS2411 を備えたこのデバイスの修正バージョン) と、2405-Wire インターフェイス経由で制御される電子キー DS1 が含まれます。 これらのデバイスの 2405 つ目は、単線インターフェイスのデータ ラインを切り替える機械スイッチなどの状態を識別できる電子タグとしてよく使用されます。 DS1 を使用すると、XNUMX-Wire ラインのリターン導体に対する制御キーの状態を変更することで、外部機器を切り替える簡単な機能をリモートで実行できます。
しかし、おそらく最も多くのアプリケーションが実装されている最も人気のあるスレーブ コンポーネントは、間違いなく DS18S20 タイプのデジタル温度計です (製造中止された DS1820 デバイスの名称でよく知られています。国際ブランドになることができました）。 これらのデジタル温度計は、他の一体型温度センサーと比較して、高速道路組織の観点から利点があり、優れた計測特性と優れたノイズ耐性を備えているため、高速道路範囲内で多点温度制御システムを構築する際に第一の位置にあります。 -55°Cから+125°まで。
温度をリアルタイムで直接監視できるだけでなく、温度設定の不揮発性メモリが内蔵されているため、制御パラメータが基準値を超えているという事実を回線に優先的に通知することができます。指定された値。 また、より高度な DS18B20 デバイスも提供されており、変換速度は結果のビット深度によって決まり、サービス中にライン マスターによって直接プログラムされます。 このような温度計から読み取られるデジタル コードは、測定された温度値の直接の結果であり、追加の変換は必要ありません。 また、DS1822 と呼ばれる、未校正であると同時に安価なバージョンは、安価な多点温度制御システムの開発者にとって最適なソリューションであるようです。 単線寄生モードのみを使用する消費者向けには、Dallas Semiconductor Corp. は、経済的な 18 端子デバイス - DS20S18-PAR、DS20B1822-PAR、DS1822-PAR を製造します。 ロシアのレインボー・テクノロジーズ社は、ダラス・セミコンダクター社を含むマキシム・インテグレーテッド・プロダクツ社製の単線デジタル温度計DS18、DS20B18、DS20S1920、DS23169を含む測定機器としてロシア国家規格から承認の証明書を取得しました。 この事実を裏付けるために、これらのタイプの装置が第02-XNUMX号で国家測定器登録簿に登録されており、ロシア連邦での使用が承認されていると記載された文書があります。
DS2450 タイプの 2423 チャネル単線 ADC と、DS1 タイプのバッファ メモリと組み合わせた XNUMX チャネル単線カウンタにより、アナログおよびパルス時間信号のデジタル化に関連する問題を解決できます。 これらのデバイスの XNUMX つ目は、XNUMX-Wire ネットワークの一部としてアナログ情報ソースにサービスを提供するという問題を本質的に解決します。これには、現在製造されているさまざまな物理量 (圧力、重量、電圧、湿度、電流、照度、加速度、同じ温度ですが、デジタル温度計などを使用して登録できない範囲にあります。） XNUMX 番目のデバイスは、技術で使用される多くの種類のパルス センサー (さまざまな光学カウンター、速度センサー、回転流量計からの出力信号、制御パルス発生器の駆動回路に含まれる容量性湿度センサー、電圧と電圧を統合した放射線レベル メーター) に正常に機能します。周波数変換器など）。 それでもなお、単線オートメーション ネットワークの基礎の基礎となる最も不可欠な「構成要素」は、DS2406P タイプ (よく知られた DS2407P デバイスの最新バージョン) のユニバーサル デュアル アドレス可能トランジスタ スイッチです。
これらのデバイスに基づいて、多くのアプリケーションを実装でき、特に論理状態 (レベル) を監視するユニットやドライコンタクト センサーのサービス回路、およびさまざまな主要回路を実装できます。 したがって、これらのコンポーネントを使用することで、地理的に分散したセンサー (ドアモニター、バルブ位置コンタクター、位置、通路、存在、火災警報器、防犯警報器などの YES/NO 出力を持つセンサー) から個別の情報が収集されます。 . .)。 同様のデバイスは、オン/オフの 2406 つの動作状態を持つあらゆるタイプの電力機器 (ヒーター、エアコン、モーター、ファン、バルブなど) のスイッチング制御を提供します。 さらに、DS1P の双方向の個別にプログラム可能なピンを使用して、ローカル マイクロコントローラと XNUMX-Wire ネットワークの間に低速シリアル インターフェイスを提供できます。 単線ネットワーク上で情報を交換するこの方法の実装速度は遅いにもかかわらず、XNUMX ビットのデータが XNUMX つの標準メッセージで送信される場合、このソリューションは許容可能であり、多数の特定のアプリケーションにとって十分な信頼性があります。 ただし、Dallas Semiconductor Corp.自体。 さまざまなタイプのマイクロコントローラ上に構築された回路と 1-Wire ネットワーク間の交換の標準「ブリッジ」として、専用のデュアルポート スタティック メモリ DS2404 の使用をお勧めします。 このデバイスのメモリ アレイは、単線バスとマイクロコントローラによって制御されるスレーブ シリアル インターフェイスの両方からアクセスできるため、ネットワーク マスターとスレーブ インテリジェント デバイス間の情報交換が非常に簡単になり、ローカルな問題を解決できます。 さらに、DS2404 チップにはリアルタイム クロックとカレンダー ユニットが追加されているため、プロセッサによって共通のメモリ アレイに保存されたデータを個別のタイムスタンプとともに提供することができます。 Dallas Semiconductor Corp.の DS2404 クリスタルのリアルタイム クロック ノードに基づいています。 単線オートメーション システムの作成に非常に役立つ 2415 つのコンポーネントがさらに生産されています。 これらのデバイスは DS2417 と DS1 です。 これらのデバイスのいずれかを使用すると、単線ネットワーク インターフェイスを備えた安価な時計/カレンダーを整理できます。 さらに、XNUMX 番目のデバイスは、別個の割り込みピンの存在により、外部機器の時間切り替えを追加制御したり、他のデバイスの動作と XNUMX-Wire ラインで発生するプロセスの同期を確保したりすることもできます。 2890-Wire ネットワーク インターフェイスを備えたデジタル ポテンショメータ DS1 は、電源などの分散機器のアナログ制御のための単線ネットワークの機能を大幅に拡張します。 アナログ制御信号を256階調で滑らかに変化させることができるため、多彩な遠隔ショックレス制御システムを構築できます。
単線コンポーネントにはさまざまな種類がありますが、その中で最も汎用性の高いのが独自の DS2408 デバイスであることは明らかです。 これは、1-Wire バス上の個別双方向 2408 ビット自由にプログラム可能なビット単位の入出力ポートで、任意の変更を加えた外部デバイスと単線ラインの間に任意のインターフェイスを実装できます。 このデバイスには、送信または受信データのハードウェア クロッキングを提供する双方向外部クロック ピンがあります。 DS1 チップの使用により、8-Wire バスを介した制御の提供が可能になります。XNUMX つの独立したチャネルにわたる集中双方向入力/出力、ドライブダイナミック、さまざまなタイプの液晶インジケーターとディスプレイ、スキャンマトリックスキーボードおよびさまざまなタイプのディスクリートセンサーです。 、また、シリアル モードとパラレル モードの両方で、さまざまな種類のマイクロコントローラーとの真に本格的なインターフェイスを実装することもできます。
1-Wire ネットワークの一部のコンポーネントには、さまざまなサイズの永久メモリ (ユーザーが一度だけ埋め込む) または不揮発性メモリのアレイが含まれています。 これにより、特定のコンポーネントの使用とその使用の特徴 (識別子、地域、校正係数、寸法、デフォルト設定など) に関連する特別なサービス情報を単線デバイスの一部として直接保存できます。 このおかげで、それぞれの新しい単線ネットワークの動作を整理するために、個別の特別なソフトウェアを準備する必要はなく、特定のシステムの詳細に応じて再構成される 1 つの標準プログラムを用意するだけで十分です (もちろん、 2502-Wire システムのすべてのコンポーネントのメモリが、事前に定義された規定のルールに従って満たされている場合）。 システム動作中に追加の情報を保存する必要がある場合、開発者は、永久メモリ (DS2505/DS2506/DS2430) と不揮発性メモリ (DS2432A/ DS2433/ DSXNUMX) の両方を備えた特別な単線デバイスを自由に使用できます。さまざまなサイズ。
MicroCAN ハウジング内の iButton ファミリのコンポーネント全体は、情報の識別、蓄積、保存、転送の特定の問題を解決するスレーブ単線デバイスとして 1-Wire ネットワークの一部として使用することもできます。 たとえば、産業オートメーション システムで識別手順を実装するには、通常、一般的なウェアラブル電子タグ DS1990A を使用するだけで十分です。 また、複数の DS1921# デバイスまたはその他の TERMOCHRON デバイスのネットワークによって、多点温度監視を簡単に実行できます。各デバイスは、特定の所定の時間間隔で測定された温度値を記録し、受信した情報を独自の不揮発性メモリに保存します。本質的には「プログラム可能な」温度レコーダーです。」 自律型 1-Wire システムによって蓄積されたデータをパーソナル コンピュータに転送するという問題を解決するために、さまざまな iButton デバイスが製造されており、この場合、いわゆるトランスポート タブレットの役割を果たします。設計の構成を含む揮発性メモリデバイスはリチウム電池です。これはDS1992（1Kビット）からDS1996（64Kビット）までのタブレットのシリーズ全体であり、その中にはもちろん、修正されたDS1994（4Kビット）があります。さらに、保存されたデータのタイムスタンプを生成したり、自律的なリソース ロガーを整理したりするのに便利なリアルタイム クロック ユニットが含まれています。
さらに、EEPROM モディフィケーション DS1971 (32 バイト)、DS1973 (512 バイト)、DS1977 (32 KB) など、電気的に消去可能なメモリを備えたデバイスも同じ目的に使用できます。 大量の情報を移動する場合、トランスポート「タブレット」を USB ポート アダプタ タイプ DS9490B と組み合わせて使用すると便利です。DS1B は、iButton デバイスとパーソナル コンピュータの間でデータを交換するときに高速な転送速度を提供します。 9100-Wire ネットワークでのデータの蓄積と保存の問題の解決のみについて話している場合、上記のトランスポート「タブレット」のいずれも、そのようなネットワークに簡単に組み込むことができます。 この場合、MicroCAN ハウジング内のデバイスを単線導体に接続するには、DS9098 や DS9094P などの特殊なラッチ、または DSXNUMX などの単純なクランプが使用されます。 単線インターフェイスの回路実装と問題のある回線での動作の安定性の観点から、すべてのスレーブ単線コンポーネントは歴史的に互いに異なっており、次のグループに分類されています。 1. DS2401、DS2405 - プラスチックケースに入った 1-Wire インターフェイスを備えた最初のデバイス。回路設計は、短いバスで動作することを目的とした iButton デバイスの最初のモデル (1994 年まで) と完全に似ています。 2. DS1820、DS2407P、DS2450、DS2404、DS2415、DS2417、DS1920など。 - 2000 番目のバージョンは、特に長いラインでの運用を目的としています (XNUMX 年まで、これらのコンポーネントは現在ほとんど廃止されています)。 3. DS18S20、DS18B20、DS1822、DS2438、DS2406P、DS2409、DS2890、DS1973など。 - 1 番目のオプションは、以前のオプション (2000 年以降) と比較して、XNUMX-Wire ハイウェイでの衝突に対する耐性が向上しています。 4. DS2411、DS2408、DS1921#、DS1977など。 - 最新のオプションであり、1-Wire インターフェース回路設計の信頼性の点で最も成功しています (2003 年以降)。 通信回線とトポロジー 単線通信回線の設計は、1-Wire ネットワークを構築する際に大きな役割を果たします。 原則として、このような線路は XNUMX つの主導体で構成される構造になっています。 DATA - データバス、 RET - 戻り線またはアース線、 EXT_POWER - サービス対象のスレーブデバイスだけでなく、それらに関連する外部センサーおよび制御回路にも外部電源を供給します。 次の表に従って、敷設方法、スレーブデバイスとのペアリング、および敷設に使用される材料に応じて、1-Wire ネットワークを構成するための XNUMX つの主要な品質オプションがあり、それぞれに特別な技術とアクセサリの使用が含まれます。ラインの実装です。
多くの場合、複雑な単線ネットワークを編成する場合、通信回線の配線の便宜、通信回線の長さの短縮、または同時に動作するデバイスの減少による回線の電気的負荷の軽減を目的として、ツリーを設ける必要があります。トランクの構造が放射状または放射状になっており、一般的なバスの構造とは大きく異なります。 この目的のために、1 つまたは複数のレベルの 2406-Wire ネットワークの分岐が使用されます。 このような分岐の構築における主な要素は、単線回線の戻り線を切り替えることによって分岐を提供する DS2409 タイプの通常のアドレス指定可能なキー、または 1-Wire 回線データを直接切り替える特殊な DSXNUMX スプリッタのいずれかです。バス。 最後のオプションの方が望ましい理由は、 スプリッタによって駆動される切断されたブランチ上のコンポーネントは、常にアクティブ状態のままになります。 ネットワーク マスターが各ブランチに代替サービスを提供し、残りのブランチを無効にすると、回線の全長とその上のスレーブ デバイスの数が大幅に増加する可能性があります。 パーソナル コンピュータ上で 1-Wire システムを構成することが特別な困難を伴う場合は、LINK タイプの COM ポート用のインテリジェント アダプタを使用するのが最適です。 マイクロプロセッサ上に実装されています。 同時に、このデバイスは、Dallas Semiconductor Corp. が製造する人気の DS9097U アダプタの動作をシリアル ポート側から完全にエミュレートし、独自の内蔵機能のおかげで、パーソナル コンピュータ用に以前に開発されたすべてのソフトウェアをサポートします。知的リソースを活用し、問題のある単線デバイスに優先動作モードを実装する 複雑な干渉環境における有線回線。 LINKはライン上のアクティブプルアップ機構に改良を重ね、ケーブル長1メートル以上、付随する単線部品数300個を超えるデジタル信号の使用においても真に理想的なやりとり信号を得ることが可能となりました。デバイス プロセッサによるフィルタリング アルゴリズムにより、サービスを受ける単線回線の電磁干渉に対する耐性が大幅に向上します。 アプリケーション 多くの事実は、単線バスが国際標準として認識されており、由緒ある開発者や電子機器メーカーがこのインターフェイスを真剣に受け止めていることを示しています。 たとえば、単一のユニバーサルマイクロコントローラは事実上存在せず、それに基づいて単線ラインマスタを構成するための方法が議論されていない使用に関する文献は存在しない。
オートメーションの分野で 1-Wire ネットワーク テクノロジの使用を最も一貫して支持しているのは、米国の企業 Embedded Data Systems, LLC (PointSix, Inc. の後継社) です。 このキャンペーンは、オートメーション分野における単線バスの成果を紹介、宣伝することで名を馳せたと言えます。 そして、これは、その活動の主な分野が温室の自動化や火災警報システムの作成ではなく、機械工学や化学産業のハイテク部門にサービスを提供するツールやシステムの開発であるという事実にもかかわらず、です。 、さらにはユニークな実験装置や科学装置の作成も可能です。 それは、同社が製造する幅広い製品（特殊機能を備えた高温・低温、湿度、圧力、酸性度を測定する各種プローブ、特殊光センサー、情報取得ボード、各種分析機器とのインターフェース機器など）によっても証明されています。 )、および各デバイスには単線テクノロジーの要素が含まれています。
自動化のための 1-Wire テクノロジーの応用分野における有望な例としては、SYSTRONIX や AAG Electronica などの有名な世界的メーカーの活動が挙げられるでしょう。 合同会社
一連の完全なツールとその多数の使用例、および供給された製品の高い販売評価により、これらの企業がさまざまな分散型問題を解決するために使用している単線バス コンセプトの成功と需要について語ることができます。自動化の問題。
単線バス技術の能力を実際に明確に実証するもう 1 つの例は、PointSix, Inc.、AAG Electronica LLC、Dallas Semiconductor Corp. が共同開発した完全自動気象観測所 (90-Wire Weather Station) を構築するプロジェクトです。 およびテキサスウェザーインスツルメンツ社当初 (9097 年代半ば)、複雑なシステムの中心となる DS18U アダプター、温度制御を実行する 20 台の DS2438S2423 温度計、DS16 を備えた最先端のパーソナル コンピューターをベースに、いくつかの実験システムが作成されました。空気湿度センサーを保守するための超小型回路、風速を決定する DS2401 コンポーネント、および風向きを決定する XNUMX 個の DSXNUMX 電子タグ。 これらの最初の気象システムはテキサス州に設置され、長期間にわたるテストに成功しました。 さらに、それらの一部には、気圧、落雷、地表の降水量、太陽活動、土壌水分などのセンサーからの信号を監視する追加の単線ソリューションが装備されていました。 これらの各システムによって記録されたすべてのセンサーからのデータはパーソナル コンピューターに入力され、インターネットを介してリアルタイムで中央オペレーター コンソールにブロードキャストされ、そこでいくつかのシステムからの情報の分析を通じて得られた地域の気象に関するデータが受信され、アーカイブされました。地理的に分散したステーション。 プロジェクトが無事完了した後、Texas Weather Instruments Inc. 同社はここ数年、人間によるサービスを必要としない既製の全自動気象観測所の販売で成功を収めている。 さらに、このようなデバイスの人気は世界中で非常に高いため、Dallas Semiconductor Corp. は、このようなステーションを構築するために最低限必要な単線コンポーネントのセットを含む、特殊な WS-1 チップセットの生産を開始することを余儀なくされました。 そして、自己組み立て用のボード、認定された機械要素および構造要素を含む、世界中の多数のユーザー向けのこのようなシステムの完全なパッケージは、AAG Electronica LLC によって実行されます。 1-Wire ネットワーク技術の利点が最大限に活用され、Dallas Semiconductor Corp. のキャンペーンが特に注目している非常に有望な分野です。 自律的な化学電源、つまり充電式バッテリーの管理です。 ここでの管理とは、まず第一に、エネルギー源を厳密かつ完全に特定し、バッテリーに組み込まれた個々の電子デバイスのメモリにその製造上の特徴と個々の技術的特性を保存し、それらの主要な動作パラメータを製品全体にわたって最も完全に監視することを意味します。サービス寿命全体、およびサービスが提供された自律型エネルギー源の充電の回復に関連する正しい制御動作の形成。
再充電アルゴリズムの選択は、バッテリーの適切な管理と動作履歴の知識に大きく依存します。これは、多くの種類のバッテリーの使用効率と耐用年数に直接関係します。 これを実現するために、マルチセル エネルギー構造の各バッテリー (特にモバイル デバイスや無停電電源装置用) に個別の単線コンポーネントが装備され、本質的に自律電源のインテリジェント システム要素になります。 同社が製造するあらゆるマイクロ回路がこの分野に関連しています。 ダラス セミコンダクター コーポレーション現在、自律型電源のインテリジェント メンテナンス システムの市場を独占する一方で、エネルギー要素の管理の問題に対する新しい統合ネットワーク アプローチを主張しています。 同時に、1-Wire ソリューションは、管理および充電制御デバイスを保守するためのマルチポイント バスを組織するために使用されます。これにより、個々のエネルギー源だけでなく、多くの個別の同様の要素で構成されるバッテリー全体の保守も可能になります。 さらに、このようなデバイスは、バッテリーの識別や単純な温度制御だけでなく、動作時間全体を通してバッテリーの主要パラメータ（電圧、電流、放電、短絡制御など）を本格的に監視することもできます。 このようなデバイスによって蓄積された結果は、ヒストグラム (DS2436) の形式、またはタイムスタンプにリンクされた連続読み取り値の配列 (DS2438) の形式で、内蔵の不揮発性メモリに保存されます。
Dallas Semiconductor Corp. のキャンペーンが現在進行中です。 は、さまざまなタイプおよび目的の自律電源 (DS2720、DS2740、DS2751、DS2770 など) の監視、管理、保護、および充電回復制御用の高精度クリスタルを製造しています。 これらには、特に、DS276# ファミリの水晶振動子が含まれます。これは、高精度で安定した受動部品を使用した外部配線を必要とする同様のデバイスの他の改造とは異なり、制御されたバッテリによって消費される電流を監視する際に高い精度を提供します。 これは、とりわけ、特殊な半導体技術を使用して作られた内蔵の校正済み抵抗回路 (シャント) と、そのようなデバイスに存在する特殊なハードウェアとソフトウェアの事前校正メカニズムによって実現されます。 制限と産業用ネットワークとのインターフェース もちろん、1-Wire ネットワークにはビルディング オートメーション システムでの使用に最適な分野があります。 たとえば、ビデオ監視システムや高速プロセスのサービスに関連する高速交換システムを構築する場合、または単線ネットワークの機能をそのような強力な産業用ネットワークと比較する場合に、それらを真剣に使用して大量の情報を送信することは意味がありません。 ProfiBus、FeldBus、LonWorks、CAN、産業用インターネットなどのインターフェイス。 オートメーション分野における単線 1-Wire ネットワークに基づくシステムの使用に対する現在の主な制限を定式化することも可能です。
括弧内のコメントからわかるように、1-Wire ネットワークのこれらの明らかな困難さえも克服できないわけではありません。 さらに、地理的に分散した低速の単線構造を、CAN や産業用インターネットなどの生産性の高いネットワークにシームレスに統合することを可能にするアプローチもあります。 これは、最新のマイクロコントローラーに基づいて実装された特別なハードウェアおよびソフトウェア ソリューション、および Dallas Semiconductor Corp. のキャンペーンによる独自のツールを使用することで実現できます。 - TINI デバイス (小さなインターネット インターフェイス). TINI400 はマイクロシステム全体であり、その基礎となるのは、RS80、400-Wire、CAN 232B などの最も一般的なネットワーク インターフェイスのリソースを組み合わせた高性能ネットワーク マイクロコントローラー DS1C2.0 上に実装された中央プロセッサです。 、イーサネット、並列 2 ビット同期バス、および標準ローカル シリアル インターフェイス I400C および SPI を組織するための自律ノードを使用する可能性は言うまでもありません。 さらに、TINI1 ボードには、1MB のソフトウェア フラッシュ メモリ、400MB の SRAM、リアルタイム クロック アセンブリ、リチウム バッテリ、およびシリコン ID が含まれています。 TINI390 は、前世代の TINI モデルである TINI390 ボードで慎重に開発およびテストされた TCP/IP および Java 仮想マシンのサポートを含む強力な動作環境下で動作します。 後者は、TINIXNUMX のソフトウェア サポート テクノロジがダラス セミコンダクタ社の専門家によって数年かけて開発されたという事実によって決定されます。 Sun Microsystems, Inc. の従業員とともに、完全にオープンなプロジェクトです。 このアプローチにより、エンド ユーザーから最も効果的なフィードバックを得ることができ、ソフトウェアの欠点のほとんどを特定して取り除くことができました。 そして現在は Dallas Semiconductor Corp. の Web サイトにあります。 必要なドキュメントとソフトウェア開発ツールはすべて見つかります。これにより、TINI デバイスに基づくローカル単線リモート監視および制御システムの構築が大幅に容易になり、高速で生産性が高いが高価であるという利点と、遅いが安価であるという利点を組み合わせています。効果的なインターフェース。 結論として、さまざまな分散型機器の自動監視および制御システムを構築する場合、メンテナンス時の高速性は要求されないが、大幅な柔軟性と拡張性が必要な場合には、1-Wire テクノロジーを使用することの無条件の効率と合理性をもう一度留意する必要があります。低い導入コストで必要となります。 出版物: cxem.net
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