DS1629及其與單片機的接口設計

摘要：介紹兩線(xiàn)數字溫度傳感器／實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1629的特點(diǎn)、工作原理、應用中的接口設計和應注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：DS1629；兩線(xiàn)總線(xiàn)；溫度測量；單片機；接口設計

1DS1629的結構特性

DS1629是專(zhuān)門(mén)為了方便溫度的數字化測量而設計的一種芯片，溫度的測量精度為±2．0℃（典型值）。

DS1629由6個(gè)部分組成：數字溫度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、兩線(xiàn)串行接口、數據寄存器、溫度和時(shí)鐘報警比較器及時(shí)鐘分頻器和緩沖器。由制造商標定的溫度傳感器無(wú)需外部器件。芯片一上電就開(kāi)始進(jìn)行溫度轉換。主機（通常為單片機）可以周期性地讀取溫度寄存器中最新轉換的溫度值；由于轉換是在“后臺”進(jìn)行的，讀數據并不影響轉換的過(guò)程。二進(jìn)制數據的讀／寫(xiě)通過(guò)兩線(xiàn)總線(xiàn)進(jìn)行，高位在前，每個(gè)寄存器的訪(fǎng)問(wèn)都采用8位的命令協(xié)議。芯片的引腳分布圖如圖1所示，引腳的功能為：SDA：串行口數據I／O端；SCL：串行口時(shí)鐘I／O端；ALRM：報警輸出；GND：接地端；X2：

32．768kHz反饋輸出；X1：32．768kHz晶振輸入；OSC：振蕩器輸出；VDD：2．2V～5．5V電源。

2DS1629的工作原理

在DS1629中，溫度測量采用的是片上的溫度測量技術(shù)，測量范圍為－55℃到＋125℃，芯片可以通過(guò)編程配置為轉換一次即保存轉換結果，然后轉到待命狀態(tài)；也可以配置成連接轉換的工作模式。

2．1實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷功能

DS1629的實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷數據是通過(guò)兩線(xiàn)的命令協(xié)議C0h來(lái)訪(fǎng)問(wèn)的。如果兩線(xiàn)控制字的讀／寫(xiě)控制位置為0，主機（單片機）就設置時(shí)鐘（把數據寫(xiě)入時(shí)鐘寄存器），反之則從時(shí)鐘寄存器讀取當前的時(shí)間值。

2．2報警功能

當DS1629的溫度達到或超過(guò)存儲在溫度觸發(fā)寄存器TH中的上限時(shí)，溫度報警標志TAF就變?yōu)橛行У母唠娖讲⒁恢北３值綔囟认陆档綔囟认孪藜拇嫫鱐L中的值。

當時(shí)鐘寄存器中的數值與時(shí)鐘報警寄存器中的數值—致時(shí)，時(shí)鐘報警標志CAF有效并一直保持到總線(xiàn)上的主機（單片機）通過(guò)C0h命令或C7h命令對時(shí)鐘寄存器或時(shí)鐘報警寄存器進(jìn)行讀／寫(xiě)操作時(shí)為止。

2．3SRAM的操作

DS1629中32個(gè)字節的SRAM是為用戶(hù)設計的，其地址范圍為00h～1Fh，可以通過(guò)兩線(xiàn)協(xié)議17h對其進(jìn)行讀／寫(xiě)操作，讀／寫(xiě)操作可以是單字節模式或頁(yè)模式。

2．4配置／狀態(tài)寄存器的操作

對配置／狀態(tài)寄存器的訪(fǎng)問(wèn)是通過(guò)ACh命令來(lái)實(shí)現的，數據的讀寫(xiě)總是高位（MSb）在前，低位（LSb）在后，對高位字節（MSB）可以進(jìn)行讀／寫(xiě)操作，對低位字節（LSB）則只能進(jìn)行讀操作，其格式如表1所示，各位的具體含義如下：

（1）溫度轉換模式位ISH。該位為1時(shí)，芯片在收到開(kāi)始轉換命令后進(jìn)行轉換；該位為0時(shí)則芯片連續進(jìn)行溫度轉換并把最后一次的轉換結果保存在溫度寄存器中。其默認值是0。（2）報警信號控制位POL。（3）上電轉換狀態(tài)位CNV（默認值是0）。該位與ISH的不同組合確定具體的工作模式。當CNV和ISH為00時(shí)，芯片一上電就連續進(jìn)行轉換；為01時(shí)芯片在上電后自動(dòng)進(jìn)行一次溫度轉換，隨后的轉換是由溫度轉換命令啟動(dòng)的；為10時(shí)芯片在上電后進(jìn)入待命狀態(tài)，一旦有開(kāi)始轉換命令就連續進(jìn)行轉換；為11時(shí)芯片上電后進(jìn)入待命狀態(tài)，一有命令就啟動(dòng)一次轉換并保存結果。（4）報警模式控制位A1和A0（默認值為00）。（5）振蕩器輸出設定位OS1和OS0（默認值為11）。（6）時(shí)鐘報警標志位CAF。（7）溫度報警標志位TAF。（8）時(shí)鐘報警鎖存位CAL。

2．5兩線(xiàn)串行數據總線(xiàn)

DS1629支持兩線(xiàn)總線(xiàn)和雙向數據協(xié)議。通過(guò)漏極開(kāi)路輸出的I／O線(xiàn)SDA和SCL連接到總線(xiàn)上，在總線(xiàn)上屬于從機。

根據讀寫(xiě)控制位的不同數值，兩線(xiàn)總線(xiàn)有兩種不同的數據傳輸類(lèi)型：（1）數據從主機（單片機）發(fā)送器傳送到從機接收器，主機（單片機）傳送的第一個(gè)字節是從機的地址，隨后是若干字節的數據，從機每收到—個(gè)字節的數據就返回一個(gè)確認位。（2）數據由從機發(fā)送器傳送到主機（單片機）接收器，第一字節（從機地址）由主機（單片機）發(fā)送，從機返回—個(gè)確認位，隨后若干字節的數據由從機發(fā)送給主機（單片機）。除了最后—個(gè)字節外，主機（單片機）在收到所有的數據后需返回—個(gè)確認位。在收到最后—個(gè)字節時(shí)，主機（單片機）返回一個(gè)“非確認（高電平）”信號。

主機（單片機）產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號及起始和結束信號，一次數據傳送以結束信號或重復的開(kāi)始信號為結束。因為重復的開(kāi)始信號也是下一次數據傳輸的開(kāi)始，所以總線(xiàn)不會(huì )被釋放。

DS1629有如下兩種操作模式：（1）從機接收模式。串行數據和時(shí)鐘分別通過(guò)SDA和SCL接收，每接收—個(gè)字節就返回—個(gè)確認位，只有在數據傳輸的開(kāi)始和最后才識別開(kāi)始和結束信號。在從機的地址和方向位（即讀／寫(xiě)控制位）收到以后，地址的識別由硬件來(lái)完成。（2）從機發(fā)送模式。這—模式下第一字節的接收和處理與接收模式相同。但在這—模式下傳輸方向位將表示傳輸方向被反向，串行數據由DS1629通過(guò)SDA送出，而時(shí)鐘信號則通過(guò)SCL輸入。

2．6從機地址

控制字是主機（單片機）發(fā)出的開(kāi)始信號后的第一個(gè)字節，它由高4位控制碼、3位地址碼和讀／寫(xiě)控制位組成。對DS1629而言，控制碼為二進(jìn)制數1001。隨后的3位（A2、A1、A0）是設備的選擇位，由硬件設為高電平?？刂谱值淖畹臀唬ㄗx／寫(xiě)位）確定操作的具體類(lèi)型，該位為1時(shí)讀操作，反之則為寫(xiě)操作。

2．7控制字

DS1629的控制字有（1）配置寄存器指令ACh。若讀／寫(xiě)位為0，該指令寫(xiě)入配置寄存器。該指令送出后，隨后的數據字節被寫(xiě)入控制寄存器；若讀／寫(xiě)位為1，隨后讀出的是存儲在配置寄存器中的數據。（2）溫度開(kāi)始轉換命令EEh。（3）溫度結束轉換命令22h。（4）讀溫度結果命令AAh。（5）訪(fǎng)問(wèn)時(shí)鐘指令C0h。（6）訪(fǎng)問(wèn)時(shí)鐘報警指令C7h。（7）訪(fǎng)問(wèn)溫度上限TH指令A1h。（8）訪(fǎng)問(wèn)溫度下限TL指令A2h。（9）訪(fǎng)問(wèn)存儲器指令17h。