Схема
замещения
коммутатора DS2409 шины 1WIRE на
микроконтроллер
12F675
А. А.
Шабронов
Приведено
описание схемы
замещения
коммутатора DS2409
на
микроконтроллер
PIC 12F675 для работы
с
однопроводным
интерфейсом
1WIRE. Основное
преимущество
данного замещения
заключается
в применении
широкодоступных
микроконтроллеров,
вместо
снятых с
производства
коммутаторов
DS2409
и увеличение линий коммутаций
до пяти. Замена
микроконтроллером
позволяет
считывать большее
количество
датчиков и использовать
все ранее
подготовленное
программное
обеспечение
интерфейса 1WIRE.
Ключевые
слова: DS2409, DS1820, интерфейс
1WIRE, 12F675.
1. Введение
1-WIRE
представляет
собой
информационную
сеть, использующую
для
осуществления
цифровой
связи одну
линию данных
и один возвратный
(или
земляной)
провод [1]. Таким
образом, для
реализации
среды обмена
этой сети
могут быть
применены
доступные
кабели,
содержащие
неэкранированную
витую пару
той или иной
категории, и
даже обычный
телефонный
провод.
Важным
элементом 1WIRE
является
коммутатор DS2409 [2] для
создания
различных
топологий
сети, который
в настоящее
время снят с
производства.
Далее
рассмотрим
предлагаемую
схему замещения
и его
особенности.
2.
Схема
замещения DS2409
Схема
замещения DS2409
для пяти
каналов на
микроконтроллере
12F675(U1) представлена
на рис. 1. Схема
и печатная
плата
замещения DS2409
подготовлена
в редакторе
печатных
плат DipTracce и
находиться в
каталоге [7] ,
файл
konferen2021_ds2409_zamena_v1.zip
Микроконтроллер
U1 включен
выводом GP5 на
вход шины 1WIRE через
разъем XP6 [4].
Выводы
U1 GP0-GP4 управляют N-канальными
MOSFET
транзисторами
с
изолированным
затвором. Выбран
наиболее
доступный и
широко
распространенный
тип
транзистора
2N7000,
сопротивление
канала
которого в
открытом
состоянии
составляет
единицы Ома[3].
Выводы
U1 GP0-GP4
устанавливаются
в режим
логического
нуля или
единицы с
«подтяжкой»
через
внутреннее
сопротивление
микроконтроллера,
что
позволяет отказаться
от внешних
элементов. Для
фильтрации
импульсных
помех по шине
питания используется
конденсатор
С1.
Выходные
сигналы
формируются
от пяти
транзисторных
ключей Q1-Q5.
Открытый
транзистор
создает
сквозной
канал для
своего
направления.
Управление
состоянием
ключей Q1-Q5 меняет
информационный
поток
шины 1WIRE.
Предусмотренные
состояния IN-1W=OUT-1W-1
до IN-1W=OUT-1W-5
разделяют
емкостную
нагрузку внешних
линий и
позволяют
подключить
большее
количество
датчиков
шины.
Однако,
есть
возможность
включения
всех выходных
шин вместе,
или в любой
другой комбинации.
Такой
вариант
может быть
востребован,
если сумма
нагрузок
линий не
превышает
предельной
величины в
данной
конкретной
реализации.
Рис.
1.
Схема
замещения DS2409 для
пяти каналов 1WIRE.
Питание
схемы
замещения
выполняется
по шине +5 Вольт
и не
превышает
допустимых
потребляемых
токов
микроконтроллера
данного типа.
Ток
потребления
всей схемы не
превышает
двух
миллиампер, поскольку
управляемые
ключи Q1-Q5 не
нагружают
выходные
каскады
микроконтроллера.
3. Программное
обеспечение
схемы
замещения
Существующий
протокол 1WIRE
определяет
каждое
устройство
на шине 1WIRE по
первому коду
9 байтной
последовательности
уникального
адреса. В
таблице 1 выборочно
приведено: первое
устройство,
последнее и
код
коммутатора DS2409.
Полный
список
находиться в
[5]
Таблица 1.
Выборочный
перечень
устройств
интерфейса 1WIRE
|
Код
семейства (HEX) |
Устройство
1WIRE |
Описание |
|
01 |
DS1990A, DS1990R,
DS2401, DS2411 |
Уникальный
серийный
номер-ключ |
|
1F |
DS2409 |
Двухканальный
адресуемый
ключ с
возможностью
коммутации
на
возвратную
шину |
|
43 |
DS28EC20 |
20 КБ
EEPROM |
Для
совместимости
программного
обеспечения, допустимо
использовать
код
семейства 1F для
схемы
замещения DS2409.
Однако, в
этом случае
существующее
программное
обеспечение
будет
работать
только на два
канала.
Рекомендуется
выбрать свой
код
семейства, и
предоставить
описание на
переключение
пяти каналов
1WIRE.
Автор
пошел по второму
пути, и
использует
свой код для
управления
микроконтроллером
и схемой
замещения [7].
Необходимо
отметить, что
можно вообще
отказаться
от
предлагаемой
системы
адресации
интерфейса 1WIRE
предусмотренной
для схемы DS2409 и использовать
свой
уникальный
код или алгоритм
установки
ключей Q1-Q5.
Но оставить
работу в
интерфейсе 1WIRE для устройств
использующих
данный
протокол.
Данный
подход автор
использовал
в работе [6] при
работе с
датчиками DS1820 по
радиоканалу
для
уменьшения
времени обмена
информацией.
Программное
обеспечение
автора для
объектов с
интерфейсом 1WIRE
представлено
в [7].
Поскольку
нижний уровень
протокола программного
обеспечения
для
интерфейса 1WIRE
подробно
описан,
приведен
широко в
Интернете,
доступен для
повторения,
предлагается
ознакомиться
с
программами
автора самостоятельно.
Программное
обеспечение
имеет статус
«как есть»,
содержит
открытый
текст программы
и может
использоваться
любым
желающим.
4.
Конструкция
схемы
замещения
Все
элементы
схемы
замещения
размещены на
печатной плате.
На рис. 2
представлена
3D-модель
печатной
платы в
различных
проекциях.
Плата
содержит шесть
коммутационных
колодок на три
вывода: 1-
общий провод,
шина 1WIRE
и шина +5 Вольт.
Монтаж
«под винт»
более
надежный и
удобный в
ремонте, чем
использование
различных разъемов.
Хотя он так
же обладает
недостатками
«человеческого
фактора».
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Модель
печатной
платы схемы
замещения в
проекциях.
Напомним,
что на
элементах DS2409 российские
производители
изготавливали
двухканальные
коммутаторы
под маркой ML09 [8]. Внешний
вид
представлен
на рис. 3.
Рис. 3. Двухканальный
коммутатор ML09 (сняты
с
производства)
В
связи с
прекращением
выпуска DS2409
прекращен и
выпуск двухканальных
коммутаторов
ML09 [8].
5.
Заключение.
Отличительным
признаком
предложенной
схемы замещения
является
использование
микроконтроллера,
который
позволяет
увеличить
число
каналов коммутации
и
использовать
не только
изделия интерфейса
1WIRE.
Вторым достоинством коммутатора можно считать совместимость с фирменными коммутаторами разработчиков шины 1WIRE, что позволяет использовать наработанное «старое» программное обеспечение.
Литература и источники Интернет
1.
Описание
протокола 1WIRE https://elin.ru/files/pdf/1-Wire/app148ru_p.pdf
2.
Переключатель
шины 1WIRE http://www.gaw.ru/pdf/Dallas_Sem/1-Wire/DS2409.pdf
3.
Описание
2N7000 http://www.triatron.ru/upload/catalog_photo/elements/pdf/009088.pdf
4.
Описание
12F765 http://www.microchip.ru/files/d-sheets-rus/PIC12F629_675.pdf
5.
Коды устройств
1wire https://avr.ru/beginer/understand/1wire
6.
Журнал
«Современная
электроника»
2020г, 8, 44-47 стр. «Применение
интерфейса 1-Wire
в
радиоканале
433 МГц на
модуле HC11» https://www.soel.ru/rubrikator/
7.
Программы
автора на
«облачном»
хранилище https://disk.yandex.ru/d/aKAo_DVD1LzrUQ
8.
Сайт
производителей
коммутаторов
1wire МL-09 (производство
прекращено) https://elin.ru/
Шабронов
Андрей
Анатольевич
Cтарший
преподаватель
кафедры ТЭ
СибГУТИ, тел. +7-913-905-8839,
e-mail: shabronov@ngs.ru
Replacement circuit of
the DS2409 1WIRE bus switch to the 12F675 microcontroller
A. Shabronov
The description
of the replacement circuit of the DS2409 switch to the PIC 12F675
microcontroller for working with a single-wire 1WIRE interface is given. The
main advantage of this replacement is the use of widely available
microcontrollers, instead of the discontinued DS2409 switches and an increase
in the number of switched lines from two to five. Replacing the microcontroller
allows you to read more sensors and use all the previously prepared software of
the 1WIRE interface.
Keywords: DS2409, DS1820,
1WIRE interface, 12F675.