探索DS28E17：1-Wire到I2C控制器橋的技術(shù)解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，接口轉(zhuǎn)換與通信協(xié)議的適配一直是關(guān)鍵課題。DS28E17作為一款1-Wire到I2C的控制器橋設(shè)備，為復(fù)雜的I2C設(shè)備在1-Wire環(huán)境中的應(yīng)用提供了有效的解決方案。本文將深入剖析DS28E17的特性、工作原理和應(yīng)用場景，為電子工程師們提供全面的技術(shù)參考。

文件下載：DS28E17.pdf

一、DS28E17概述

1. 基本功能

DS28E17是一款將1-Wire外設(shè)與I2C控制器連接的橋接設(shè)備，它能以標(biāo)準(zhǔn)（最高100kHz）或快速（最高400kHz）速率直接與I2C外設(shè)進(jìn)行接口通信。其數(shù)據(jù)傳輸采用1-Wire協(xié)議，僅需一根數(shù)據(jù)線和接地端，大大簡化了布線。每個(gè)DS28E17都擁有唯一的64位ROM注冊號碼，可作為1-Wire網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)地址，支持多個(gè)設(shè)備共存且可獨(dú)立訪問。

2. 應(yīng)用場景

DS28E17的應(yīng)用十分廣泛，涵蓋了配件識別與控制、I2C傳感器、顯示控制器以及ADC/DAC等領(lǐng)域。它使得復(fù)雜的I2C設(shè)備能夠在1-Wire環(huán)境中穩(wěn)定工作，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更多的靈活性。

二、特性與優(yōu)勢

1. 協(xié)議轉(zhuǎn)換

DS28E17能夠?qū)?-Wire通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為I2C控制器的輸入/輸出，通過單觸點(diǎn)的1-Wire接口操作I2C外設(shè)，有效擴(kuò)展了I2C通信距離，在標(biāo)準(zhǔn)速度下可達(dá)到100米（典型值）。

2. 靈活的工作模式

它支持15kbps和77kbps的1-Wire協(xié)議，并采用封裝的I2C數(shù)據(jù)有效負(fù)載。工廠預(yù)編程的唯一64位1-Wire ROM ID為終端設(shè)備提供了不可更改的序列號，同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)的100kHz和400kHz I2C通信速率，還能自動支持I2C時(shí)鐘拉伸。

3. 低功耗設(shè)計(jì)

DS28E17在睡眠模式下的典型電流僅為0.3μA，工作時(shí)為2.6mA。它具有獨(dú)立的睡眠和喚醒引腳，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電源控制，通過睡眠引腳或1-Wire設(shè)備命令即可進(jìn)入睡眠模式。

4. 易于集成

該設(shè)備采用3.3V（標(biāo)稱）電源，封裝為4mm x 4mm x 0.75mm的TQFN，工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C，同時(shí)還提供評估硬件和軟件，方便工程師進(jìn)行開發(fā)和測試。

三、電氣特性

1. 絕對最大額定值

DS28E17的VDD相對于GND的電壓范圍為 -0.3V至 +3.6V，任何引腳的電壓范圍為 ±0.5V，單個(gè)I/O引腳的連續(xù)輸出電流最大為32mA，所有I/O引腳的總連續(xù)輸出電流最大也為32mA。其工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C，存儲溫度范圍為 -65°C至 +150°C，焊接時(shí)引腳溫度在10秒內(nèi)不得超過 +300°C，回流焊時(shí)不得超過 +260°C。

2. 電氣參數(shù)

在不同的工作條件下，DS28E17的各項(xiàng)電氣參數(shù)表現(xiàn)穩(wěn)定。例如，電源電壓VDD范圍為2.45V至3.6V，1.8V內(nèi)部穩(wěn)壓器VREG18的輸出范圍為1.62V至1.98V，工作電流IDD典型值為2.6mA，睡眠模式電流ISLP在不同溫度下有不同的取值范圍。

四、引腳配置與功能

1. 引腳描述

DS28E17共有16個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有特定的功能。例如，RESET引腳為低電平有效復(fù)位引腳，IO引腳為1-Wire總線接口，WAKEUP引腳用于喚醒設(shè)備，SLEEP引腳用于設(shè)置睡眠模式，ED引腳用于檢測錯(cuò)誤，VDD為數(shù)字電源引腳，REG18為穩(wěn)壓器電容引腳，GND為數(shù)字接地引腳等。

2. 引腳功能詳解

這些引腳相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了DS28E17的各項(xiàng)功能。例如，通過RESET引腳可以對設(shè)備進(jìn)行復(fù)位操作，WAKEUP和SLEEP引腳可控制設(shè)備的睡眠和喚醒狀態(tài)，ED引腳能及時(shí)反饋設(shè)備的錯(cuò)誤信息，方便工程師進(jìn)行故障排查。

五、工作原理

1. 1-Wire協(xié)議

DS28E17的1-Wire協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，總線控制器首先需要提供七種ROM功能命令之一，如Read ROM、Match ROM、Search ROM等。在完成Overdrive-Skip ROM或Overdrive-Match ROM命令后，設(shè)備可進(jìn)入超速模式，實(shí)現(xiàn)更高的通信速度。所有數(shù)據(jù)均按最低有效位優(yōu)先的方式讀寫。

2. 64位ROM ID

每個(gè)DS28E17的64位ROM ID由8位1-Wire家族代碼、48位唯一序列號和8位循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）組成。CRC用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性，確保設(shè)備的唯一標(biāo)識。

3. 1-Wire總線系統(tǒng)

1-Wire總線系統(tǒng)由單個(gè)總線控制器和一個(gè)或多個(gè)外設(shè)組成，DS28E17作為外設(shè)設(shè)備。其硬件配置要求每個(gè)設(shè)備具有開漏或三態(tài)輸出，以確?？偩€的正常工作?？偩€的空閑狀態(tài)為高電平，在交易暫停時(shí)需保持該狀態(tài)，否則可能導(dǎo)致設(shè)備復(fù)位。

4. 交易序列

訪問DS28E17的協(xié)議包括初始化、ROM功能命令、設(shè)備命令和交易/數(shù)據(jù)四個(gè)步驟。初始化序列由總線控制器發(fā)送復(fù)位脈沖，外設(shè)發(fā)送存在脈沖組成，以確認(rèn)設(shè)備的就緒狀態(tài)。ROM功能命令用于選擇特定的設(shè)備，設(shè)備命令則用于執(zhí)行具體的操作。

5. 1-Wire信號

DS28E17的1-Wire信號包括復(fù)位序列、寫零、寫一和讀數(shù)據(jù)四種類型。除存在脈沖外，所有下降沿均由總線控制器發(fā)起。設(shè)備支持標(biāo)準(zhǔn)速度和超速兩種通信速度，在超速模式下，所有波形的時(shí)序更快。

6. I2C總線信號

I2C總線是一種2線雙向總線，使用串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時(shí)鐘線（SCL）以及接地線。DS28E17支持控制器協(xié)議，可自動接受時(shí)鐘拉伸，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

六、設(shè)備命令

1. 通用設(shè)備命令

DS28E17的設(shè)備命令為8位長，包括寫數(shù)據(jù)帶停止、寫數(shù)據(jù)不帶停止、寫數(shù)據(jù)僅、寫數(shù)據(jù)僅帶停止、讀數(shù)據(jù)帶停止、寫讀數(shù)據(jù)帶停止等命令。這些命令用于對I2C接口進(jìn)行讀寫操作，通過發(fā)送1-Wire設(shè)備命令和形成的1-Wire數(shù)據(jù)包來實(shí)現(xiàn)。

2. 特定設(shè)置命令

除了通用命令外，還有用于配置I2C速度的命令，如Write Configuration和Read Configuration，以及用于控制設(shè)備睡眠模式的Enable Sleep Mode命令和讀取設(shè)備版本的Read Device Revision命令。

七、CRC生成

DS28E17使用兩種類型的CRC：8位CRC存儲在64位ROM ID的最高字節(jié)中，用于驗(yàn)證ROM數(shù)據(jù)的完整性；16位CRC用于快速驗(yàn)證1-Wire數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)傳輸，采用標(biāo)準(zhǔn)化的CRC-16多項(xiàng)式函數(shù)生成。

八、總結(jié)

DS28E17作為一款功能強(qiáng)大的1-Wire到I2C控制器橋設(shè)備，為電子工程師們提供了一種高效、靈活的解決方案。其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場景，使其在各種電子系統(tǒng)中都具有重要的價(jià)值。通過深入了解DS28E17的工作原理和使用方法，工程師們能夠更好地利用該設(shè)備，設(shè)計(jì)出更加穩(wěn)定、可靠的電子系統(tǒng)。

各位電子工程師們，你們在實(shí)際項(xiàng)目中是否使用過類似的接口轉(zhuǎn)換設(shè)備呢？在使用過程中遇到過哪些問題？歡迎在評論區(qū)分享你們的經(jīng)驗(yàn)和見解。