串口协议(1-Wire)解析

一线协议概述

异步通信 串行 半双工（分时） 电平信号

定义：主机和从机通过一根数据线进行通信，在一条总线上可以挂多个器件。

特点：①没有相应的时钟线，所以是异步通信

           ②只有一根总线，所以是串行传输数据

           ③这根总线既可以传输时钟又可以传输数据，可以双向传输，但是要分时，所以是半双工通信

           ④有参考电平线（GND），所以是电平信号

           ⑤单总线上所有的命令或数据的发送都是遵循低位先发送的原则

工作原理

顾名思义，单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成。

设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线，其内部等效电路如图所示：

单总线通常要求外接一个约为4.7kΩ的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。

主机和从机之间的通信主要通过3个步骤完成，分别为：初始化1-wire器件、识别1-wire器件和交换数据。

由于它们是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问1-wire器件都必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、ROM、命令功能命令。如果出现序列混乱，1-wire器件将不响应主机（搜索ROM命令，报警搜索命令除外）。

通信过程

1）初始化

初始化过程由主机发送复位脉冲和从机发送应答脉冲组成。

主机拉低总线480~960ns产生复位脉冲，然后释放总线，进入接收模式。主机释放总线时，产生上升沿，从机再检测到上升沿之后，保持高电平15~60ns，然后再拉低总线60~240us产生应答脉冲。主机接收从机的应答脉冲表示从机准备完毕，开始通信。

2）写间隙（写0间隙和写1间隙）

写间隙的时间：60us~120us

所有的写间隙至少需要60us以上120us以下，并且两次独立的写间隙至少需要1us的恢复时间，两种写间隙始于主机拉低总线。在写间隙开始的15~60us期间，单总线器件（从机）采样总线电平状态。如果为高电平，则写入1，如果为低电平，则写入0。

写1时，主机要先将数据线拉低保持至少1us~15us低电平，然后在写间隙开始后的15us内将数据线拉高（释放总线）直至120us时间结束。
写0时，主机必须要将数据线拉低并保持至少60us至多120us.

3）读间隙

读间隙的时间：60us以上

从机在主机发出读间隙（主机读间隙标志：总线拉低电平1us然后释放总线）的时候，才向主机 传输数据，所以当主机发出读数据命令后，必须马上产生读间隙，以便能够顺利读到数据。所有读间隙至少60us，且两次读间隙之间至少需要1us的恢复时间。

当主机拉低总线至少1us发起读间隙，此时从机才开始发送数据。从机发送1，则为高电平，从机发送0，则为低电平。

当从机发送0时，在该读间隙结束后释放总线，总线由上拉电阻拉至高电平。从机发出数据保持有效时间15us。所以主机在读间隙期间要释放总线（此时由从机控制），并且在读间隙起始的15us内采样总线状态，获取数据。

汇总时序图

文章来自论坛汇总，reference link:

 1 WIRE 总线原理总结__Wayne_的博客-CSDN博客通信协议之一线协议(1-Wire)解析_Lyttt-的博客-CSDN博客_一线通协议