Использование стандартного буфера шины для увеличения длины линии интерфейса 1-Wire

Maxim PCA9600 DS18S20

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июнь 2015

Girish Choudankar

Electronic Design

Интерфейс 1-Wire дешев и эффективен, но может использоваться лишь на небольших расстояниях. Используя стандартную микросхему буфера шины, длину линии связи можно увеличить, одновременно создав удобный интерфейс микроконтроллера

Невысокое быстродействие устройств 1-Wire компании Maxim делает их удобными для измерения физических параметров, таких например, как температура в системах отопления и вентиляции. Кроме того, они весьма полезны в устройствах с сильно ограниченным числом портов ввода/вывода, так как нуждаются лишь в одной линии данных и «земле».

Если посмотреть в справочные данные, подключение датчика температуры к микроконтроллеру, как при использовании внешнего, так и паразитного питания, кажется простым. Однако дистанционное измерение температуры с помощью микросхемы DS18S20, работающей как периферийное устройство основной платы, может потребовать сложных аппаратных и программных решений.

Одним из вариантов интерфейса могла бы быть симметричная двухпроводная линия на основе кабеля CAT5x, или аналогичного. В отличие о специальных кабелей, CAT5x легко доступны и дешевы. Однако 300 метров витой пары кабеля CAT5 добавляют к интерфейсу значительную емкость (≈52 пФ/м) и индуктивность (≈525 нГн/м), результатом чего может стать появление «звона» и искажение цифровых сигналов. Подключение к сетевому кабелю также имеет свои тонкости, из-за чего конструкция может получиться сложной.

Использование стандартного буфера шины для увеличения длины линии интерфейса 1-Wire
Рисунок 1. На плате интерфейса удаленного датчика имеются драйвер и
разъем RJ45 для подключения устройства с интерфейсом
1-Wire (DS18S20). Примечание: резистор R205 устанавливается
в том случае, когда требуется изоляция экрана и системной
земли, и может быть заменен ферритовой бусиной. Поскольку
экранированные кабели обычно не используются, эти
резисторы обозначены как «Не подключать».

В процессе выбора между сложными вариантами программно-аппаратного решения или сетевого кабеля, я нашел выпускаемую NXP микросхему PCA9600 – двунаправленный буфер шины I2C. Микросхема позволяет управлять протяженными шинами как в конфигурации точка-точка, так и в многоточечной конфигурации. Скорости 100 кГц, обеспечиваемой I2C, вполне достаточно для интерфейса 1-Wire. При необходимости узлы шины можно легко изолировать с помощью оптронов.

Схемы интерфейса приемника (Рисунок 1) и передатчика (Рисунок 2) были успешно испытаны с датчиком, подключенным через трехметровый кабель CAT5e.

Использование стандартного буфера шины для увеличения длины линии интерфейса 1-Wire
Рисунок 2. Сигнал со стороны интерфейса микроконтроллера приходит
через кабель CAT5e, подключенный разъемом RJ45 (J1), и, пройдя
через двунаправленный буфер шины U3, поступает в
микроконтроллер. Примечание: резистор R17 устанавливается в
том случае, когда требуется изоляция экрана и системной земли,
и может быть заменен ферритовой бусиной. Поскольку
экранированные кабели обычно не используются,
эти резисторы обозначены как «Не подключать».

Дополнительным преимуществом описанного решения является отсутствие необходимости в какой-либо доработке программного обеспечения.

Материалы по теме

  1. Datasheet Maxim DS18S20.
  2. Datasheet NXP PCA9600.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Standard Bus Buffer Easily Extends 1-Wire Signal Off Board

Изготовление плат и монтаж компонентов для вашего проекта от $2. Получи купон на скидку: JLCNY

32 предложений от 24 поставщиков
Буферы и линейные аппаратные драйверы FM+ BUS BUFFER
AliExpress
Весь мир
1 шт./лот PCA9600DP PCA9600 9600 MSOP-8
71 ₽
PCA9600D,112
NXP
89 ₽
Контест
Россия
PCA9600D,112
NXP
288 ₽
Кремний
Россия и страны СНГ
PCA9600D
NXP
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • В далеком уже 1987г. , получил вспучку от начальства изза одновайер. Правда, он тогда називался иначе...