1-Wire硬件结构详解：单总线通信与软件时序C代码实战

1-Wire是一种由美国Dallas Semiconductor（现Maxim Integrated）公司开发的单总线外围串行扩展技术。它区别于SPI和I2C等常见的串行通信方式，仅使用一根信号线同时传输时钟和数据，并支持双向数据交换。1-Wire的英文名称为1-Wire，传输速率通常在15.3Kbit/s至142Kbit/s之间，实际应用中一般选择100Kbit/s以下的速率。 1-Wire硬件结构简单，适合单主机系统，例如微控制器与单总线器件间的通信。硬件设计的核心包括单总线典型框图，其中主机或从机通过漏极开路（Open Drain）接口与总线相连，需外部上拉电阻来驱动信号。此外，1-Wire器件内置寄生供电电路，利用二极管在高电平时为器件供电并给内部电容充电，实现电源管理。 2.2节提到的漏极开路结构确保了总线的电气隔离，当数据线被拉低到地（GND）时，表示逻辑0；相反，释放为高则表示逻辑1。这种设计使得主机发送逻辑0时，经过反相器，1-WIRE器件接收到逻辑1，反之亦然。当1-WIRE器件发送数据时，通过NMOS开关控制总线状态，从而实现双向通信。 3.1时序图详细描述了1-Wire的通信过程，包括复位/应答（Reset/ACK）、写时隙（Write Slot）、读时隙（Read Slot）等阶段。复位/应答用于初始化通信，写时隙用于数据的写入，而读时隙则用于接收数据。 在实测分析部分，文章深入探讨了各个时序脉冲的细节，例如复位/应答脉冲的稳定性和规范，以及写0和写1时隙中的数据传输机制。读0时隙则是读取数据后确认正确性的重要步骤。 文章还特别关注了DS18B20这款常用的温度传感器，它采用了1-Wire结构。在硬件方面，C语言编程被用来实现与DS18B20的交互，这部分内容对于理解如何在实际项目中运用1-Wire技术非常实用。 本文通过详细的硬件结构解析和软件时序分析，帮助读者全面理解1-Wire技术的工作原理，包括其独特的硬件配置、通信流程，以及如何通过实际编程来操作和应用DS18B20等单总线器件。这对于从事电子设计、嵌入式系统开发的工程师来说是一份宝贵的参考资料。