В предыдущих статьях мы рассматривали само понятие умного дома и обзор шины KNX, теперь же перейдем к самой простой платформе для создания умного дома — 1-WIRE. Платформа разрабатывалась с конца 80-х до конца 90-х годов компанией Dallas Semiconductor (с 2001 года — Maxim Integrated) и предназначалась для задач контактной идентификации объектов, в т.ч. с функциями измерения и регистрации температуры, влажности, параметров автономного электропитания, а также с функциями съема, хранения и переноса данных. Пожалуй, самым известным примером применения этой платформы является iButton — ключ-таблетка для домофона:
В данном случае компонент 1-Wire размещается внутри небольшой «таблетки» из нержавеющей стали и подключается к системам шины 1-Wire посредством розеток с контактами, которые касаются «крышки» и «дна» таблетки. Однако в дальнейшем, благодаря умению работы с температурой, шину стали использовать при создании умного дома, в первую очередь в системах контроля микроклимата.
Архитектура платформы 1-WIRE
Интерфейс 1-Wire имеет всего два провода — один общий (GND, земля), второй для питания и данных; в некоторых случаях используют и отдельный провод питания. Шина двунаправленная, скорость обычно 15,4 Кбит/с, максимум 125 Кбит/с в режиме overdrive. Напряжение питания абонентов при этом формируется путем пикового детектирования напряжения на сигнальном проводе, т.е. используется «паразитное» питание (сигнал, который является скачком напряжения, и питает устройства на шине) — это оказывается возможно благодаря низкому энергопотреблению разработанной для 1-Wire элементной базы. Но, разумеется, в сети могут быть устройства с собственным источником питания, а так же для устройств, имеющих повышенное энергопотребление, питание подается по отдельной линии.
Возможность подключения устройств в «горячем» режиме
Протокол 1-Wire предусматривает выдачу устройством, подключаемым к магистрали в «горячем» режиме, импульса, оповещающего о появлении на магистрали нового устройства. Иными словами, в сеть можно добавлять новые устройства и они тут же смогут работать.
Уникальный идентификатор устройства
Каждая микросхема 1-Wire содержит уникальный 64-битный код, записываемый на этапе производства. Данный код позволяет индивидуализировать все выпускаемые устройства 1-Wire, для чего производитель гарантирует отсутствие одинаковых кодов (аналогично MAC-адресам сетевых адаптеров). При подключении к магистрали данный код считывается контроллером и используется для идентификации связанного с этим устройством объекта, а также для определения типа устройства. При подключении к магистрали нескольких устройств их коды могут использоваться в качестве их адресов, что позволяет строить технологические сети, получившие название MicroLAN.
Топология
В сети обязательно есть центральный контроллер-мастер, благодаря которому происходит обмен информацией, и адаптер — для согласования контроллера с магистралью. Все остальные устройства-слэйвы (подчиненные) подсоединены к двум проводам, сигнальному и общему:
Так как шина двунаправленная, то при наличии одного контроллера топология (принцип устройства сети) — линия, то есть все устройства нанизаны на один общий кабель. Однако при наличии нескольких взаимосвязанных контроллеров возможно сделать и и ветвящуюся древовидную структуру.
Основные параметры интерфейса 1-Wire следующие:
- максимальная длина магистрали при использовании витой пары — до 300 м;
- максимальное количество абонентов на магистрали максимальной длины — до 250;
- скорость обмена по магистрали максимальной длины — до 16,3 кбит/c.
Принцип работы сети
Обмен данными по магистрали включает три фазы:
- фазу сброса, включающую импульс сброса от контроллера и ответный импульс подтверждения присутствия от абонента (абонентов);
- фазу выборки устройства, включающую команду его выборки (по коду, без кода, групповую, поиска) и его код, если командой он предусмотрен;
- фазу записи/чтения данных, включающую код команды и данные.
Логика всех устройств тактируется отрицательным фронтом сигналов контроллера как в режиме записи, так и в режиме чтения. Биты кодируются длительностью положительного импульса: «1» передается длинным импульсом, а «0» — коротким. В режиме записи все импульсы данных формируются контроллером. В режиме чтения контроллер формирует последовательность единиц, а абонент накладывает на них свою маску нулей:
Читайте также: Размерность шин для киа спортейдж
Иными словами контроллер пускает в сеть последовательность единиц, подключенное к сети устройство в нужном месте меняет 1 на 0 (тем самым обеспечивая себе питание), а на контроллер приходит последовательность нулей и единиц — ответ от слэйва.
Программное обеспечение
Фирма Maxim Integrated (создатель шины 1-WIRE) предоставляет для программирования систем на базе 1-Wire библиотеки API и SDK для широкого ряда платформ — персональных компьютеров с ОС Windows/Linux/MacOS, мобильных устройств, микроконтроллеров, .NET и JAVA. Так же предлагается программный cканер сети OneWire Viewer, позволяющий находить и идентифицировать подключенные к сети устройства и отображать полный перечень их параметров и данных.
Из сторонних разработок наибольший интерес представляют следующие:
- OWFS — One Wire File System. Свободно распространяется по лицензии GPLv2. Предназначен для UNIX-платформ, но при использовании UNIX-эмулятора cygWin может работать и в среде Windows. Имеет веб-интерфейс, что делает возможным удаленный доступ, например, через Интернет. OWFS является самой популярной программной средой для домашней автоматизации на базе платформы 1-Wire.
- Бенукс — программная среда для различных задач автоматизации. Является коммерческим продуктом. Позволяет взаимодействовать с системой автоматизации по различным каналам, в т.ч. с помощью веб-интерфейса и SMS. Предоставляет возможности автоматизированного управления по сценариям.
- jHomeNet — свободно распространяемый программный комплекс для сервера 1-Wire на Java.
Видео:Долговечная шинаСкачать
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
Видео:2 ХИТРОСТИ КАК ПРОДАТЬ СТАРУЮ РЕЗИНУ ДОРОГО !Скачать
1-Wire
1-Wire — двунаправленная шина связи для устройств с низкоскоростной передачей данных (обычно от 15,4 Кбит/с до 125 Кбит/с). Была разработана компанией Dallas Semiconductor в конец 90-х, и была призвана наладить полудуплексную связь всего по одному сигнальному проводу. Также возможны варианты использования паразитного питания по линии данных (потому что во все микросхемы 1-Wire встроен конденсатор номиналом 800 пФ).
Для связи с устройством 1-Wire требуется всего 2 провода, один сигнальный, второй – заземление. Компания Dallas (и позже купившая ее Maxim) выпускают много устройств с шиной 1-Wire. Это термометры, календари, датчики, память. Отдельно следует отметить электронные таблетки iButton успешно используемые в устройствах идентификации. Многие микроконтроллеры не реализуют аппаратную поддержку этой шины. Выходом является установка отдельного чипа – драйвера шины.
Видео:Возьми на заметку ! Как восстановить протектор ! #shortsСкачать
Принцип работы шины 1-wire
Питание подводится по тому же проводу, что и данные (т.н. паразитное питание). Провод через подтягивающий резистор (5 кОм, но может быть и ниже, вплоть до 1 кОм) подключен к источнику напряжения 5 Вольт. Устройства реализуют схему с открытым стоком, замыкая линию на «землю». Длительность низкого уровня и определяет передаваемые данные. Для обеспечения питания схем во время передачи данных, устройства содержат внутренний конденсатор 800пФ, который заряжается, пока на шине нет активности.
На шине может быть параллельно подключено несколько ведомых устройств, но ведущее устройство («мастер») должно быть только одно. Такая сеть 1-wire устройств имеет название MicroLan. Обмен инициируется мастером (кроме некоторых специальных случаев, когда используются прерывания). Схема с открытым коллектором реализует «монтажное И», что позволяет в автоматическом режиме перечислить подключенные к шине устройства.
Читайте также: Установка шин goodyear efficientgrip
Подтягивающий резистор должен успевать поднять напряжение на шине до высокого логического уровня, что накладывает ограничение на общую электрическую ёмкость сети, зависящую от её длины и количества подключенных устройств. Вместе с тем, спецификация указывает минимальный ток, равный 4мА, при котором устройства должны принять при выставлении низкого уровня на шине. Таким образом, подтягивающий резистор должен быть номиналом не менее 1кОма. При таких параметрах на одну шину может быть подключено до 30 устройств, при длине шины более 200 метров. Некоторые устройства могут требовать для совершения определённых операций более высокого значения тока на линии, чем то может обеспечить подтягивающий резистор. При наличии таких устройств, в схему должен быть введён подключаемый «сильный» подтягивающий резистор, обеспечивающий питание таким устройствам (на схеме обозначено синим цветом). Во время подключения такого подключения, активность на линии не допускается. В каждом устройстве 1-wire жёстко зашиты уникальная восьмибайтная последовательность, однозначно идентифицирующая конкретный экземпляр устройства. Эта последовательность включает в себя:
- 1 байт «код семейства» определяющий тип устройства (коды с 0 по 127 зарезервированы для устройств Maxim Integrated/Dallas Semiconductor, коды 128 и выше вкупе с частью серийного номера – для сторонних производителей);
- 6 байт – серийный номер
- и 1 байт – контрольная сумма, рассчитанная на основе кода семейства и серийного номера.
Видео:Отличие китайской шины от российскойСкачать
Шина с двунаправленной связью
1-Wire это двунаправленная шина связи для устройств с низкой скоростью передачи данных (15,4 Кбит/с, в режиме overdrive 125 Кбит/с), в которой данные передаются по двум проводам, заземление и питание+данные.Иногда используют отдельный провод питания. Разработана корпорацией Dallas Semiconductor, является её зарегистрированной торговой маркой.
Топология такой сети называется общая шина. Сеть устройств 1-Wire со связанным основным устройством названа «MicroLan», тоже является торговой маркой Dallas Semiconductor.
Режим передачи данных по шине 1-Wire – полудуплексный: мастер и ведомые устройства передают данные по очереди.
Обмен информацией по шине 1-Wire происходит следующим образом. Инициатором обмена является ведущее устройство, которым в большинстве случаев является микроконтроллер. Каждая транзакция через интерфейс 1-Wire начинается с того, что мастер передает импульс сброса «Reset Pulse» в линию 1-Wire. Для этого он переводит напряжение в шине на низкий уровень и удерживает его в этом состоянии в течение 480 мкс.
Далее мастер отпускает шину, подтягивающий резистор возвращает напряжение к высокому логическому уровню. Ведомые устройства, обнаружив сигнал Reset по его окончании передают сигнал – Presence. Это сигнал низкого уровня длительностью 100–200 мс. Так же устройство может передавать сигнал Presence и без импульса Reset в слечае его подключения к шине. Интерфейс 1-Wire предусматривает «горячее» подключение — отключение устройства.
Информационный обмен по шине происходит под управлением мастера. После передачи импульса Presence устройство 1-Wire готово к приему команд.
Для обмена информацией по шине 1-Wire применяются специальные команды. Число комманд для каждого типа устройств различно. Но есть так называемые ROM-команды которые поддерживают все 1-Wire устройства.
Устройства в сети знают длину каждой команды. Формат команд такой – идентификатор команды (1байт), за которым следуют данные. Каждое устройство 1-Wire имеет уникальный 64-разрядный идентификатор (ID). ID состоит из 8-разрядного кода семейства, который идентифицирует тип устройства и поддерживаемые им функции, 48-разрядного серийного номера и 8-битного поля кода CRC-8.
<>Передачу команд инициирует мастер. Он отмечает командой Reset начало нового цикла транзакций и получив подтверждение, выбирает устройство специальной командой MATCH ROM, передавая ее идентификатор и 64 бита ID адресуемого устройства.
Читайте также: Шина алюминиевая ад31т 5х50х4000 вес
Ведомое устройство с данным ID получив такую команд ожидает новых команд от мастера, а все остальные остаются в пассивном состоянии до следующей команды Reset. Если в системе одно устройство то можно не передавать ID используя команду SKIP ROM. В данном случае ведомое устройство считает себя выбранным без получения адреса.
Мастер выбрал устройство для взаимодействия и начинает процесс управления и обмена данными с этим устройством. Для этого используются команды, которые специфичны для каждого типа устройств.
Перед началом работы с устройством, мастер должен получить его ID. В случае применения в системе только одного ведомого устройства, можно использовать команду READ ROM в ответ на которую устройство передает свой 64-битный адрес.
Для обмена информацией используются тайм-слоты: один тайм-слот соответствует одному биту информации. В начале каждого таймслота мастер переводит линию в нулевой уровень. Если мастер хочет передать 0, он должен удерживает напряжение на низком уровне 60 мкс. При передачеединицы мастер удерживает нулевое напряжение 5–6 мкс, а затем отпускает линию и выжидает примерно 60 мкс до начала формирования следующего тайм-слота. Передача данных начинается с младшего бита и далее происходит уже в виде байтов.Осуществляется вычисление циклической контрольной суммы которая служит для гарантированного обеспечения целостности передаваемых данных.
Данные значения временных интервалов соответствуют стандартной скорости передачи данных, в режиме overdrive эти интервалы соответственно уменьшаются. Подача Reset Pulse в процессе передачи данных инициирует процедуру безусловного прекращения обмена информацией.
Конфигурация сети 1-Wire может меняться в процессе работы. При этом эксплуатация системы не нарушается, только важно соблюдать принципы организации однопроводной шины. Данная возможность достигается благодаря присутствию в протоколе 1-Wire команды поиска ведомых устройств, которая позволяет определять участников обмена информацией. Выполнение такой команды составляет примерно 70 узлов сети в секунду.
1-Wire магистрали.
В зависимости от технологии прокладки кабеля и способа его сопряжения с ведомыми абонентами различают несколько вариантов организации 1-Wire сетей. Каждый из этих способов подразумевает использование специфичной технологии и аксессуаров при реализации магистрали.
При длине магистрали не более 5 метров и при количестве абонентов не более 10 штук можно использовать любой тип кабеля, мастер в данном случае может быть любой с пассивной подтяжкой по питанию.(резистор на питание) До 100 метров и до 100 абонентов рекомендуется использовать витую пару не ниже 3 категории, топология строгая общая шина и мастером должно выступать устройство с активной подтяжкой или требуется использовать специальные схемные решения. До 300 метров и до 200 абонентов, необходимо использовать витую пару не ниже категории 5, топология общая шина без разрыва ствола, мастер как вариант — программная модификация временных слотов 1‑Wire протокола.
Компаниия Maxim Integrated предоставляет свободно распространяемый тестовый программный пакета разработчика OneWireViewer. Возможности программного пакета OneWireViewer, позволяют идентифицировать любой 1-Wire компонент подключённый к 1-Wire магистрали, ведомой компьютером через адаптер, и проверить в полном правильность его функционирования в составе конфигурируемой 1-Wire сети.
Наибольшее применение устройства 1-wire нашли в виде круглых контактных площадок-«таблеток», называемых iButton, многим они знакомы в виде ключей от домофонов. Другой пример использования – это различные датчики, например, датчики температуры из серии DS18B20, DS18S20, DS18S22 и им подобные. Использование всего двух проводов делает достаточно удобным подключение серии датчиков, вместе с тем, в отличие от аналоговых датчиков, показания не зависят от длины провода.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
💥 Видео
Введение в шину I2CСкачать
Шина I2CСкачать
Лекция 310. Шина USB - функциональная схемаСкачать
Китайские шины без резиныСкачать
Реставрация и изготовление идеальных новых шин 😮🔥Скачать
Как ставить асимметричные #шины? #автоСкачать
CAN шина👏 Как это работаетСкачать
Китайская шина в морозСкачать
Вот вам и китайская резинаСкачать
Что такое сопротивление качению шинСкачать
Шина Арктиктранс 1700х750 и Трэкол 1300х600.Скачать
Наконец-то появились крепкие шины с металическим брекером внутри каркаса!Скачать
Структура шин данных BMWСкачать
Лучший чернитель шин своими руками | Лайфхаки от Нечетова | nechetoff | ПОДПИШИСЬ ⬇️🔔 #shortsСкачать
Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать
Почему нельзя ездить на старых зимних шинах, даже если они выглядят как новые?Скачать
