1-Wire搜索算法

1-Wire搜索算法

摘要：Maxim的1-Wire?器件都带有一个64位的唯一注册码，存储在只读存储器内(ROM)，能够在1-Wire网络中通过1-Wire主机对其寻址。如果1-Wire网络中从机器件的ROM码是未知的，则可采用搜索算法查找这些码。本文详细说明了搜索算法的原理，并提供了一个范例，便于用户使用。该算法对任何现有的或将要推出的1-Wire器件都是有效的。

绪论

Maxim的每片1-Wire器件都有唯一的64位注册码，它存储在只读存储器(ROM)中。在1-Wire网络中，注册码用于1-Wire主机对从机器件进行逐一寻址。如果1-Wire网络中从机器件的ROM码是未知的，可以通过搜索算法来找到此码。本文不仅详细地解释了搜索算法，而且还提供了实现快速整合的例程。该算法适用于任何具有1-Wire接口特性的现有产品及未来产品。

图1. 64位唯一的ROM注册码

搜索算法

搜索算法采用的是二叉树型结构，搜索过程沿各分节点进行，直到找到器件的ROM码即叶子为止；后续的搜索操作沿着节点上的其它路径进行，按照同样的方式直到找到总线上的所有器件代码。

搜索算法首先通过复位(reset)和在线应答脉冲(presence pulse)时隙将1-Wire总线上的所有器件复位；成功地执行该操作后，发送1 个字节的搜索命令；搜索命令使1-Wire器件准备就绪、开始进行搜索操作。

搜索命令分为两类：标准搜索命令(F0 hex)用来搜索连接到网络中所有器件；报警或有条件搜索命令(EC hex)只用来搜索那些处于报警状态下的器件，这种方式缩小了搜索范围，可以快速查找到所需要注意的器件。

搜索命令发出之后，开始实际的搜索过程。首先总线上的所有从机器件同时发送ROM码(也叫注册码)中的第一位(最低有效位) (参见图1)。与所有的1-Wire通信一样，无论是读取数据还是向从机器件写数据，都由1-Wire主机启动每一位操作。按照1-Wire的特性，当所有从机器件同时应答主机时，结果相当于全部发送数据位的逻辑AND；从机发送其ROM码的第一位后，主机启动下一位操作、接着从机发送第一位数据的补码；从两次读到的数据位可以对ROM码的第一位做出几种判断(参见表1)。

表1. 检索信息位 Bit (true) 0 Bit (complement) 0 Information Known There are both 0s and 1s in the current bit position of the participating ROM numbers. This is a discrepancy.

0 1 1

1 0 1 There are only 0s in the bit of the participating ROM numbers. There are only 1s in the bit of the participating ROM numbers. No devices participating in search. 按照搜索算法的要求，1-Wire主机必须向总线上的从机发回一个指定位；如果从机器件中ROM码的当前位的值与该数据位匹配，则继续参与搜索过程；若从机器件的当前位与之不匹配，则该器件转换到等待状态，并保持等待状态直到下一个1-Wire复位信号到来。其余63位ROM码的搜索依然按照这种‘读两位’、‘写一位’的模式进行重复操作(参见表2)。按照这种搜索算法进行下去，最终除了一个从机器件外所有从机将进入等待状态，经过最后一轮检测，就可得到最后保留(未进入等待状态)器件的ROM码。在后续搜索过程中，选用不同的路径(或分支)来查找其它器件的ROM码。需要注意的是本文ROM码的数据位用第1位(最低有效位)到第64 位(最高有效位)表示，而不是我们常用的那种第0位到第63位的模式；这样设置允许将差异位置计数器初始值置为0，为以后的比较提供了方便。

表2. 1-Wire主机和从机的搜索过程 Master 1-Wire reset stimulus Write search command (normal or alarm) Read 'AND' of bit 1 Read 'AND' of complement bit 1 Write bit 1 (according to algorithm) Read 'AND' of bit 64 Read 'AND' of complement bit 64 Write

从表1可以看出：如果所有总线上的器件在当前位具有相同值，那么只有一条分支路径可选；总线上没有器件响应的情况是一种异常状态，可能是要查找的器件在搜寻过程中与1-Wire总线脱离。如果出现这种情况，应中止搜索，并发出1-Wire复位信号起始新的搜索过程。如果当前位既有0也有1，这种情况称为位值差异，它对在后续搜索过程中查找器件起关键作用。搜索算法指定在第一轮查询中若出现差异(数据位/补码 = 0/0)，则选用‘0’路径。注意：这一点是由本文档中介绍的特定算法决定的，其它算法中或许首先选用‘1’路径。记录最后一次值差异的位置以供下一次搜索使用，表3列出了出现值差异时路径的选取情况。

表3. 搜索路径方向 Search Bit Position vs Last Discrepancy Path Taken bit 64 (according to algorithm) Slave Produce presence pulse Each slave readies for search. Each slave sends bit 1 of its ROM number. Each slave sends complement bit 1 of its ROM number. direction Each slave receives the bit written by master, if bit read is not the same as bit 1 of its ROM number then go into a wait state. Each slave sends bit 64 of its ROM number. Each slave sends complement bit 64 of its ROM number. direction Each slave receives the bit written by master, if bit read is not the same as bit 64 of its ROM number then go into a wait state.

= < >

take the '1' path take the same path as last time (from last ROM number found) take the '0' path 搜索算法计算还对最初8位过程中出现的最后一次位差异保持跟踪；64位注册码的前8位是家族码，在器件的搜索过程中可以按照其家族码进行分类。记录家族码的最后一次差异可以用于有选择性地跳过1-Wire器件的整个分组。如需进行选择性的搜索，可参考关于高级变量搜索的详细解释。64位ROM码中包含8位循环冗余校验码(CRC)；CRC值用于验证是否搜索到正确的ROM码。ROM码的排列如图1所示。

DS2480B系列串口到1-Wire线路的驱动程序在硬件中实现了部分与本文档中相同的搜索算法；详细资料请参阅DS2480B数据资料和应用笔记192，DS2480B串行接口1-Wire线驱动器的使用的详细介绍；从DS2490 USB口到1-Wire桥接器硬件电路中实现了整个搜索过程。

图2列出了对一个从器件进行搜索的流程图；注意：右侧Reference栏对在流程图中出现的符号进行了说明；在本文档的源代码附录中也将用到这些专用符号。

图2. 搜索流程