要約：1989年に規定された1-Wire規格が、ノイズが多く長いラインの1-Wireネットワークに対応するようにアップグレードされました。このアプリケーションノートでは新しい規格の拡張について説明し、規格および新デバイスで動作する1-Wireマスタの構築方法を紹介します。 はじめに 1-Wireバスは、単一の電気接続で双方向通信を行う簡易な信号処理方式です。どの1-Wireシステムにおいても、単一マスタと、共通のデータラインを共用する1個または複数のデバイスがあります。ダラスセミコンダクタは、ポータブルデータ伝送モジュールとの接続を低減する1-Wire規格を1989年に策定しました。この成果は、世界中で1億3000万個以上販売された16mmのバッテリ形状モジュールのiButtons®でした。 また、1-Wire方式は、チップベースのタグ付けや長いラインのセンサアプリケーションなどのその他のアプリケーションも可能にしました。ただし、当初の1-Wireフロントエンドは、これらの新アプリケーションの一部のノイズレベルやライン特性(ライン長など)を予想していませんでした。これらの新アプリケーションのニーズを満たすことで、しばしば現場での1-Wireの実装が試されました。このため、これらのアプリケーションに対応するために、1-Wire拡張ネットワーク規格(1-Wire Extended Network Standard)と呼ばれる新しい1-Wireフロントエンドが開発され、複数の新デバイスに実装されました。表1は1-Wireデバイスを一覧表示し、新しい拡張規格でサポートされるデバイスを示しています。 新拡張規格の重要な機能 各種ソースからのノイズによって、1-Wireライン上に信号グリッチが発生する場合があります。ノイズは、ネットワークのエンドポイントや分岐ポイントからの反射から発生する場合もあります(詳細について、アプリケーションノート148「高信頼性1-Wireネットワークのガイドライン」を参照してください)。また、ノイズは外部ソースからも発生し、1-Wire信号に結合される場合もあります。立上りエッジ中のノイズグリッチによって、1-Wireデバイスがマスタと非同期になる場合もあります。拡張ネットワークフロントエンドの改善によって、こうした立上りエッジの問題に対処しています。 新しい1-Wireフロントエンドは、高周波ノイズ用のローパスフィルタ、ローからハイへの切換え時の電圧ヒステリシス、および立上りエッジホールドオフ時間という3つの主要要素を備えています。また、一部の1-Wireデバイスは、プレゼンスパルスに対してスルー制御を行います。図1は、これらの機能を示しています。網掛けされたピンクの領域は、デバイスが電圧振幅時や1-Wireのローからハイへの遷移時のある期間にわたってグリッチをいかに無視するかを示しています。 図1 新しい1-Wireフロントエンドの機能 表1. 1-Wireデバイス Device FC Description 1-Wire Extended Network Support DS1425* 02 Multikey iButton, 1152-bit secure memory   DS1427* 04 4k NV RAM memory and clock, timer, alarms   DS1820 10 Temperature and alarm trips   DS1822 22 1-Wire Econo temp sensor   DS1825 3B 1-Wire thermometer with 4-bit address   DS18B20 28 Adjustable resolution temperature   DS18S20 10 Temperature and alarm trips   DS1982 09 1k EPROM memory   DS1985 0B 16k EPROM memory   DS1986 0F 64k EPROM memory   DS1904 24 Real-Time Clock (RTC) iButton   DS1920 10 Temperature and alarm trips   DS1921G DS1921H DS1921Z 21 Thermochron temperature logger   DS1922L DS1922T DS1923 41 High-Capacity Thermochron and/or Hygrochron. temperature and/or humidity dataloggers, respectively DS1961S 33 1k EEPROM memory with SHA-1 engine   DS1963L* 1A 4k NV RAM memory with write cycle counters   DS1963S 18 4K NVRAM memory and SHA-1 engine   DS1971 14 256-bit EEPROM memory and 64-bit OTP register   DS1972 2D 1k EEPROM memory DS1973 23 4k EEPROM memory   DS1977 37 Password-protected 32kB (bytes) EEPROM DS1990A DS1990R 01 1-Wire address only   DS1991* 02 Multikey iButton, 1152-bit secure memory   DS1992 08 1k NV RAM memory   DS1993 06 4k NV RAM memory   DS1994* 04 4k NV RAM memory and clock, timer, alarms   DS1995 0A 16k NV RAM memory   DS1996 0C 64k NV RAM memory   DS2401 01 1-Wire address only   DS2405 05 Single switch   DS2404* 04 4k NV RAM memory and clock, timer, alarms   DS2406 12 1k EPROM memory, 2-channel addressable switch   DS2408 29 8-channel addressable switch DS2409* 1F Dual switch, coupler   DS2411 01 Low-voltage, unique 64-bit serial ROM number (requires VDD connection) DS2413 3A Dual-channel addressable switch DS2415 24 RTC   DS2417 27 RTC with interrupt   DS2422 41 High-capacity Thermochron/Hygrochron (temperature and humidity) datalogger DS2423* 1D 4k NV RAM memory with external counters   DS2430A* 14 256-bit EEPROM memory and 64-bit OTP register   DS2431 2D 1024-bit EEPROM memory DS2432 33 1k EEPROM memory with SHA-1 engine   DS2433 23 4k EEPROM memory   DS2436 1B 1-Wire battery ID with temperature and voltage monitor   DS2438 26 Temperature, ADC   DS2450 20 Quad ADC   DS2502 09 1k EPROM memory   DS2505 0B 16k EPROM memory   DS2506 0F 64k EPROM memory   DS2720 31 1-Wire single-cell Lithium recharger with protection   DS2740 36 1-Wire coulomb counter (high precision)   DS2751 51 1-Wire fuel gauge for 1-cell Li+ or 3-cell NiMH   DS2760 30 Temperature, current, ADC   DS2761 2B 1-Wire Li+ monitor   DS2762 30 1-Wire battery monitor and protector   DS2770 2E 1-Wire battery monitor and charge controller   DS2780 32 Stand-alone 1-Wire fuel gauge   DS2890* 2C Single-channel digital potentiometer   DS28E04-100 1C 4096-bit EEPROM memory, two-channel addressable switch *この製品は新規設計用に推奨されていません。 注：新しい1-Wireデバイスは常時、製品ラインに追加されています。最新の製品がこのリストに記載されていない場合もあります。デバイスが新しい拡張ネットワークフロントエンドを搭載しているかどうかを確認するには、デバイスのデータシートの｢ネットワーク動作の改善(Improved Network Behavior)｣の項を参照してください。 拡張ネットワーク規格(Extended Network Standard)の新機能は標準速度通信時にのみ完全アクティブになり、オーバドライブ時では完全アクティブではありません。これらの機能の1-Wireフロントエンドへの追加によって、1-Wireタイミング規格が影響を受ける場合があります。特に、新規格は、立上りエッジホールドオフ時間を表すECテーブルパラメータ、tREHを採用しています。このホールドオフ動作によって、マスタで生成され、読取りビットtRLで必要なロー時間が増大します。表2を参照してください。 長いラインを使って、1-Wireデバイスと通信するアプリケーションに対する現場経験は、ビット間の十分なリカバリの重要性を実証しています。このため、すべての拡張ネットワークデバイスのリカバリ時間、tRECは長くなっています。1-Wireバス上の1個のデバイスに対して、全デバイス用のリカバリ時間規格(標準および拡張ネットワーク)が付与されています。この規格を複数デバイスに拡大するガイドについては、アプリケーションノート3829「複数スレーブを備える1-Wireネットワークの回復時間の算出」を参照してください。 プレゼンスパルスに対するスルー制御を搭載するデバイスは、プレゼンス検出立下り時間(Presence Detect Fall Time)用のパラメータ、tFPDを備えています。スルーの制御によって長いラインでの反射が低減する一方で、マスタがプレゼンスパルスを検出可能なウィンドウが大きな影響が受けます。1-Wireマスタでのインピーダンス整合が、スルーレート遅延をもたらさずに、これらの反射の制御に同様に有効な場合もあります。このため、今後発売されるデバイスは、プレゼンスパルススルーレート機能を搭載しない場合もあります。 表2. ECテーブルの特異点 Parameter Speed Min/Max Standard Extended Network tREC Standard Min 1 5 Overdrive Min 1 2 tREC (before reset) Overdrive Min 1 5 tREH Standard Min — 0.5 Standard Max — 5 Overdrive Min — 0.5 Overdrive Max — 5 tRL Standard Min 1 5 まとめ 1-Wireマスタは、標準および拡張ネットワークデバイスの両方で動作することができます。拡張ネットワークデバイスへの対応は、ビット間のリカバリ時間の拡大や、読取りビットtRLの長いスタートパルスの使用と同様に容易です。リカバリ時間の拡大がスループットを鈍化させますが、読取りビットのスタートパルスの変化はスループットに影響を与えません。プレゼンスパルススルー制御、tFPDを使用するデバイスで構成されるネットワークの場合は、注意してプレゼンスパルスの標本点を選択する必要があります。一部のデバイスと電圧については、サンプル範囲が制限される場合があります。 アプリケーションノート126「ソフトウェアを介した1-Wire通信」は、標準および拡張ネットワークデバイスに対応済みのタイミング付きの簡易な1-Wireマスタを紹介しています。このアプリケーションノートは、1-Wireスレーブデバイスと立上り時間などのネットワーク状態に応じてパラメータをカスタマイズするためのExcelスプレッドシートを備えています。Excelシートは、以下のURLからダウンロードできます(http://files.dalsemi.com/auto_id/public/an126.zip)。 フィードバックをお寄せください。 内容に満足されましたか、あるいは満足されていませんか？もっと良いページにできると思いますか？あるいは、単なるコメントでも結構です。フィードバックをお待ちしています。—マキシムはお客様からいただく訂正、提案を元に改善していきます。 このページを評価し、フィードバックを送信する。 自動アップデート お客様が関心のある分野でアプリケーションノートが新規に掲載された際に自動通知Eメールの受信を希望する場合は、EE-Mail™にご登録ください。   ダウンロード、PDFフォーマット (39kB)  AN3925, AN 3925, APP3925, Appnote3925, Appnote 3925