端點設備的電源和控制

簡單的更好。簡單性允許更少的事情出錯。從設計的角度來看，它提供的東西更少。此外，它還節省了成本。該博客討論了在使用電源 I/O 受限系統時的替代和簡化 I 2 C/SPI 通信解決方案。

傳統上，I 2 C 和 SPI 使用多根線。但是，可以使用單線連接和接地來傳輸電源和數據以操作 I 2 C 和 SPI 端點，例如濕度或溫度傳感器。具體而言，Analog Devices 的 1-Wire ?技術在主機上可能只有一個或幾個引腳可用的 I/O 受限系統中提供了一種強大的解決方案。Analog Devices DS28E18 1-Wire ?到I 2 C/SPI 橋接器是橋接設備的一個很好的例子，它利用 1-Wire 來解決一組標準的系統挑戰，例如布線限制、通信距離和協議轉換（圖 1） .

圖 1：圖表顯示了與布線限制、通信距離和協議轉換相關的挑戰。（來源：Analog Devices）

這種單線接口技術由 Analog Devices 提供，自 1980 年代就已問世。單個專用連接可提供電力和數據，從而支持各種應用，例如醫療傳感器、配件識別以及遠程或本地環境感測。1-Wire 解決方案具有以下優點：通過單觸點接口操作 SPI 或 I 2 C 器件，無需外部電源，以及 1-Wire 和 I 2 C/SPI 主機工作模式的靈活性應用程序。

兩個聯系人操作此接口。通過 1-Wire 單連接和接地連接，設計人員可以在超速模式下以兩種不同的速度通信，11.7kb/s 和 62.5kb/s。微控制器主機通過 DS28E18 橋接器的 1-Wire 接口連接到遠程 SPI 傳感器，僅使用兩個連接，即 1-Wire I/O 和地（圖 2）。

圖 2：該圖說明了系統級配置。（來源：Analog Devices）

1-Wire 轉 I2C/SPI，帶定序器和功率采集

DS28E18 通信橋的獨特功能之一是它可以收集高達 10mAs 的電流來為外部連接的 I 2 C/SPI 端點供電。該器件還可以驅動高達 1MHz 和 2.3MHz的 I 2 C 和 SPI 端點。DS28E18 通信橋采用小型 2x3mm TDFN 封裝，在 -40°C 至 +85°C 的環境條件下以 3.3V (±10%) 電壓工作。

除了 1-Wire 接口和功能外，DS28E18 還包含三個主要模塊（圖 3），它們對于連接 I 2 C/SPI 端點至關重要：

作為 1-Wire 命令和 I 2 C/SPI 命令之間橋梁的命令序列器

一個帶有數據的 SRAM 塊，用于最終操作設備

一個 I 2 C/SPI/GPIO 接口控制器

圖 3：DS28E18 方框圖顯示了與 I 2 C/SPI 端點接口所必需的三個主要塊。（來源：Analog Devices）

命令序列器

命令序列器處理緩沖區數據并將其存儲在 SRAM 中的指定地址（一次 128 字節），并返回 CRC16 供主機處理器驗證數據傳輸。定序器通過將最常用的命令存儲在 SRAM 中來最大限度地減少主機的通信開銷。DS28E18 在 SRAM 中提供了一個 512 字節的緩沖區，可以加載多個 I 2 C 或 SPI 命令。加載后，主機控制器發送命令以執行序列、提供電源并從連接的 I 2 C 或 SPI 外設收集數據。隨后的 1-Wire 命令讀取收集的傳感器數據。

駐留在藍色突出顯示元素（圖 4）中的三種類型的命令可操作該設備。這些命令是：

1-Wire ROM功能指令

DS28E18 器件功能命令

DS28E18 定序器命令

圖 4：突出顯示的框圖說明了操作 DS28E18 的命令所在的位置。（來源：Analog Devices）

主機使用 1-Wire ROM 級功能命令啟動通信以識別和選擇 DS28E18 橋接器件。一旦選擇，設備功能命令與定序器交互。圖 4 列出了 DS28E18 可用的 1-Wire ROM 和器件功能命令。詳細信息請參考 DS28E18 技術文檔。

DS28E18 有一個 144 字節的命令緩沖區，其中 16 字節用于設備功能命令操作，128 字節用于將具有順序命令的形成數據包傳輸到 512 字節 SRAM 定序器中。安裝在 SRAM 定序器中的形成的數據包可以被調用以將 I 2 C/SPI 數據寫入和讀取到連接的從設備。序列的最大長度為 512 字節。I 2 C/SPI 從機響應在序列完成后使用讀取定序器命令恢復。

返回的結果字節表示成功或遇到任何錯誤，例如收到 NACK。如果字節指示錯誤，則返回兩個附加字節以指示序列中的錯誤位置。

定序器的實用命令通過 SENS_VDD 引腳為端點設備提供各種功能，例如延遲和電源門控。可以按順序使用延遲，以便為 I 2 C/SPI 端點設備提供額外的時間來執行轉換，或者允許在端點上電后進行穩定。延遲范圍從 1ms 到 32s。提供給端點的電源是從 1-Wire 接口獲取的。這意味著主機必須為整個序列啟用強上拉。DS28E18 可提供高達 10mA 的電流。

界面控制

DS28E18 的 GPIO、I 2 C 和 SPI 接口在四個引腳上進行多路復用（圖 5）。I 2 C 接口可在 100kHz、400kHz 或 1MHz 下運行，而 SPI 可配置為在 100kHz、400kHz、1MHz 或 2.3MHz 下運行。配置為 SPI 時，GPIO 不可用。

圖 5：GPIO/I 2 C/SPI 引腳多路復用和接口控制（來源：Analog Devices）

審核編輯黃昊宇