Modificaciones fácil de sostener un diseño con el DS2409 acoplador MICROLAN ™. Nota de aplicación 4930

 

 

Por:
Bernhard Linke, Miembro del Personal Técnico Principal

Resumen: El DS2409 está diseñado para su uso en puntos de prueba de control de acceso (es decir, los lectores) y para reducir la carga del bus en grandes 1-Wire ® redes. El parte también ha sido utilizado para implementar una red de dos maestros. En este momento Maxim es la eliminación gradual del DS2409 y está animando a todos los clientes a planificar alternativas. Esta nota de aplicación muestra enfoques alternativos para apoyar y operar redes de 1-Wire que actualmente utilizan el DS2409. La emulación de diseño que aquí se presenta no requieren de un rediseño de la red completa.

Introducción

Con su conjunto de características únicas, el DS2409 MICROLAN acoplador se puede utilizar en una aplicación especializada de varios.Esta nota de aplicación primero se enumeran las características y aplicaciones de la DS2409 y luego identifica circuitos alternativos que se pueden utilizar para lograr una funcionalidad comparable. Posteriormente, los circuitos alternativos se discuten en mayor detalle.

DS2409 Descripción

El DS2409 es un tipo especial de un interruptor de direccionamiento de 2 puertos. En lugar de cambiar una entrada programable / salida (PIO) de alta o baja, la parte en contacto a sus puertos de salida a la entrada de línea 1-Wire con puertas de transmisión. No hay más que un simple 1-Wire de salida pueden estar activos en un momento dado. Además de las salidas 1-Wire, el DS2409 tiene una salida de control que puede estar asociada con la salida principal (por defecto), la salida auxiliar, o de ser operada de forma independiente. Esta configuración se controla mediante el byte de control de estado (ver ficha técnica). El byte de información de estado (ver ficha técnica) permite que el maestro para verificar la configuración del dispositivo, y para comprobar el estado (activo o inactivo), el estado lógico (alta o baja), y la bandera del evento (set / borrado) de cada uno cables de salida. Tabla 1 se resumen las características y los adicionales y explica sus beneficios. Tabla 1. DS2409 Características y Beneficios

El DS2409 requiere 5V V _DD de suministro para la operación. En el arranque, tanto en la salida 1-Wire se encuentran inactivos y sacó a V _DD través de las resistencias internas. Un corto de alimentación de desconexión hace que la parte de realizar un power-on reset. Con V_DD energía disponible, una breve interrupción de la entrada 1-Wire línea hace que el DS2409 para llevar a cabo un encendido suave reset.Cuando el maestro se vuelve a conectar, la configuración se restablece a su estado de encendido por defecto y las salidas 1-Wire están inactivos, el estado de las banderas de eventos no está definido. Las características en la Tabla 1 están dirigidos a las tres aplicaciones principales: una inteligente punto de la sonda, la red multicapa, y dos maestro de la red (ver T capaces de 2 ). Tabla 2. Características vs Matrix Aplicación

Red multicapa

Para cualquier red, es importante encontrar el mejor equilibrio entre la carga que el maestro debe conducir y el número de nodos (o braches, o esclavos) servicios. Un método para lograr esto es una topología de varias capas ( Figura 2 ). La ilustración muestra cuatro capas, comenzando con el tronco (capa 0), que está siempre activa. Todas las capas posteriores se compone de ramas conmutada (Capas 1 a 3). El R1/C1 combinación debe ser incluido junto al maestro 1-Wire . Si una ruta a través de uno o más dispositivos de DS2409 está establecida y la conexión entre el tronco 1-Wire y rompe maestro, R1 permite que el recorrido se apaga automáticamente cuando el maestro se vuelve a conectar. C1 evita que el DS2409s de obstaculizar el bus 1-Wire en caso de V _DD corte. Para controlar eficazmente este tipo de red, el maestro debe conocer la topología de la red en la forma de los números ROM ID de todos los DS2409 esclavos en cada rama de cada capa. Para abrir el camino a los esclavos en la Capa 3, según lo indicado por la flecha de color turquesa, el maestro tendría que emitir la siguiente secuencia de comandos:

• Coincidir con ROM de U1 en el tronco.
• Activar la salida principal (esto abre el camino a dos esclavos de la Capa 1).
• Partido ROM para U3 de la Capa 1.
• Activar la salida principal (esto abre el camino a dos esclavos en la capa 2).
• Partido ROM para U4 en la capa 2.
• Activar la salida auxiliar (esto abre el camino a los esclavos en la Capa 3, que están conectados a esta salida).

Figura 2. Topología de red multicapa.
Como V _CC potencia del dispositivo, el DS2409 carga el bus 1-Wire con 100pF, máximo (50pF de la entrada de 1-Wire y 50pF de la salida activada). En comparación, un típico parásito alimentado 1-Wire esclavo añade una carga de 800pF a 1000pF. En esta topología ejemplo, la carga total que el maestro debe manejar es: un DS2409 en el tronco (50pF), dos DS2409s en la capa 1 (150pF, dos entradas, una salida), dos DS2409s del nivel 2 (150pF), todos los esclavos conectado al puerto auxiliar de U4 (50pF + esclavos). Este es un 400pF total más esclavos. Dependiendo de los requerimientos de la aplicación, podría haber más de dos DS2409s en cada rama.Tabla 3 muestra el número máximo de ramas creadas y la carga correspondiente de los acopladores. De capa a capa, el número de sucursales crece exponencialmente, mientras que la carga de la DS2409 sólo aumenta de forma lineal. Tabla 3. Sucursales multicapa Creado vs DS2409 de carga

Además de los gastos generales de comunicación para abrir el camino a la capa de destino, que se incrementa linealmente con el número de capas, también se debe tener en cuenta la impedancia que el DS2409 añade a la ruta. Para la salida principal, que suele ser 10Ω (20Ω, max), y por lo general 15Ω (30Ω, max) para la salida auxiliar. El efecto global de la impedancia cero reduce el voltaje de alto nivel sobre la capa de destino (maestro-esclavo) y eleva el voltaje de bajo nivel en el tronco (esclavo-amo). El alto nivel se reduce por lo general no un problema. Sin embargo, debido a la baja un nivel elevado no debe ir más allá de la Capa 4.

Dual-maestro de la red

No puede haber situaciones en las que dos señores necesidad de controlar una red 1-Wire, por ejemplo, como copia de seguridad o para intercambiar datos entre sí. La figura 3 muestra un circuito para lograr esto. En este ejemplo, el DS1996 memoria i botón sirve como almacenamiento temporal para los paquetes de datos que se intercambian. Los chips de identificación son opcionales. Si está instalado, que puede almacenar datos específicos del sistema diciendo a los hosts que están accediendo a una red compartida con buffer de almacenamiento y la lógica de handshaking. Además de la memoria i Botón que podría haber una red de esclavos 1-Wire. La combinación R1/C1 se muestra en la Figura 1 también se recomienda para la aplicación de dos maestros, sino que deben ser incluidos en ambos lados. Figura 3. Dual-master concepto. Si el voltaje idénticos no se puede garantizar, tanto el poder DS2409 dispositivos de la misma fuente. Como una condición de partida, los principales productos y las salidas auxiliares de ambos DS2409s están inactivos. La red compartida se tira a 5V de ambos DS2409s, disminuyendo así la resistencia de pull-up eficaz de 750Ω. Ambas máquinas leen regularmente la información sobre el estado de su DS2409 saber si el otro equipo ha tomado el control de la red 1-Wire. Supongamos ahora que el host A quiere acceder al DS1996 para enviar un mensaje al host B. Para acceder a la memoria i Botón (DS1996), el host A se activa primero la salida de control de U1, que tira de la salida auxiliar de U2 bajo. Host B, por su parte, ha estado leyendo la información de estado de U2 y por lo tanto sabe que el host A se ha hecho cargo. Anfitrión de la próxima, se activa la salida principal del acoplador de U1 y escribe datos en la memoria i Button. Cuando terminó de escribir, el host A se desactiva la salida principal de la U1 y desactiva la salida de control. Host B, sigue leyendo la información de estado de U2, se da cuenta de que el host A ha terminado de escribir. Ahora, el equipo B se activa la salida de control de U2, que tira de la salida auxiliar de U1 baja. Host A lee la información del estado de U1 y por lo tanto sabe que el host B se ha hecho cargo. Host B ahora se activa la salida principal de U2, y lee el mensaje de la memoria i Button. Después de procesar el mensaje, el host B, escribe una respuesta a la i botones. Cuando haya terminado, el equipo B se desactiva la salida principal de U2 y desactiva la salida de control. Host A, sigue leyendo la información de estado U1, sabe que el acceso al host B ha terminado.

Comandos de función y su uso típico

El DS2409 comprende un total de 11 órdenes, que aplican tanto las funciones de red o funciones de control. Tabla 4 enumera los comandos e indica su finalidad y el uso típico. Los comandos son ordenados por su importancia en una aplicación de red. Para más detalles, consulte la hoja de datos DS2409. Tabla 4. DS2409 comandos de función y su uso típico

Particularmente interesante es el símbolo del Smart-On ( Figura 4 ). El trazo superior muestra la comunicación de la entrada bus 1-Wire, que es un comando auxiliar Smart-On en este ejemplo. El primer byte es el código de comando 33h, seguido por el estímulo restablecer FFh, la respuesta de reset (00h = pulso detectado presencia), y el byte de confirmación (33h = no corta). La traza del centro muestra la actividad en la salida auxiliar, es decir, un reset / Presence Detect (PD) del ciclo. La traza del fondo muestra la transición a la salida de control, como la salida principal se desactiva antes de la activación de la salida auxiliar. Cualquier comunicación después de la confirmación del byte se transmite a través de la salida activada. Los informes de pulso presencia es correcta sólo si es precedida por una todas las líneas de descuento de comandos. Figura 4. Smart-A la orden auxiliar. La forma normal de desactivar una salida es a través de todas las líneas de comando Off ( Figura 5 ). El trazo superior muestra el byte de comando 66h, seguido por el byte de confirmación. Mientras que el byte de comando se pasa a través de la salida (centro de seguimiento), el byte de confirmación no está. La traza del fondo muestra la salida de control, ya que cambia con la desactivación de la salida. Figura 5. Todas las líneas de comando Cerrar. Además de la Smart-On, no es una orden directa-On para la salida principal ( Figura 6 ). Las huellas alcance el mismo aspecto que un reflejo de todas las líneas de descuento de comandos. Inmediatamente después de la A5H código de comando, la salida principal se activa (traza inferior). El byte de confirmación se pasa a través de la salida (centro de seguimiento). Si se utiliza este comando, un ciclo de reinicio / PD debe seguir para asegurarse de que los esclavos en la salida activa se sincronizan con el maestro. Figura 6. Direct-A la orden principal.

DS2409 emulación

Para emular un DS2409 se necesita 1-Wire interruptores direccionables (para el control digital y sensores) y conmutadores analógicos (para activar o desactivar las salidas). Una emulación parcial es posible con un interruptor de 2 canales direccionables (por ejemplo,DS2413 , DS2406 , o DS28E04 ) más uno o dos conmutadores analógicos. Para una emulación completa se necesita un 5-canal 1-Wire switch direccionable (por ejemplo, DS2408 , 8 canales) y dos centrales analógicas. Es importante que el interruptor se enciende direccionable con todos los PIO en off (no conductor) del estado. El apagón analógico debe ser de la single-pole/double-throw ( SPDT ) tipo. Al seleccionar un switch, busca una tensión de alimentación de 5V ± 10%, una resistencia (R _ON ) de 30Ω o menos, y de baja capacidad (no más de 50pF) en los tres nodos del interruptor. El tiempo de encendido y apaga-no debe exceder de 100 ns. Excelente incorporado en la protección de ESD es deseable. Basado en las especificaciones hoja de datos, los conmutadores analógicos siguientes fueron identificados como adecuados:

• De un solo canal: MAX4729 (5.7Ω, max), MAX4730 (5.7Ω, max), MAX4644 (4.75Ω, max)
• De doble canal: MAX4717 (3.5Ω, max), MAX4719 (25Ω, max), MAX4635 (4.5Ω, max), MAX4636 (4.5Ω, max), MAX4750 (30Ω, max)
• De triple canal: MAX4693 (25Ω, típico, 40Ω, max, lento el cambio).

Ninguno de los interruptores de arriba tiene una buena protección contra descargas electrostáticas. Las pruebas de banco se realizaron utilizando el MAX4561 un solo cambio de canal, que ha incorporado la protección de ESD de 15 kV ± a el NO y NC pines. Sobre todo debido a su alta R _ON valor de 45Ω general, el MAX4561 no deben ser considerados para la emulación de DS2409.

Circuitos ejemplo

En el ejemplo, en la figura 7 es una emulación parcial que implementa un encendido 1-Wire de salida y la salida de control del DS2409.U1 es el de 2 canales 1-Wire switch direccionable con drenaje abierto los puertos PIO. U2 es el apagón analógico SPDT. Las tres terminales del interruptor ocupan pines NO, NC y COM. El interruptor es controlado por el nivel digital en el en el pin. En el estado de encendido por defecto, tanto el interruptor de la PIO direccionables 1-Wire se encuentran en alta impedancia. Resistencia R2 se aplica una lógica de altura para el interruptor IN pin, lo que hace que el pasador de NO estar conectado a COM. La resistencia R1 en el pin NO ofrece la pullup 1.5kΩ a los inactivos 1-Wire de salida en el pin COM. Esto es equivalente al estado de encendido del DS2409. Para activar la salida 1-Wire de U2, el maestro se convierte en el PIO-A, que se aplica una lógica de baja a la EN pin de U2. Esto hace que el apagón analógico para desconectar de la COM y NO para conectarlo a Carolina del Norte, es decir, el nuevo bus 1-Wire. Volviendo PIO-A de desactiva la salida 1-Wire. El maestro puede operar PIO-B independientemente de la PIO-A, por ejemplo, para emular el DS2409 es la salida de control en modo manual o para controlar otro circuito R1/R2/U2-like. Cuando se controlan dos conmutadores analógicos, el maestro 1-Wire debe asegurarse de que no más de una 1-Wire salida se activa. Esto se puede hacer a través de software o (más seguro) con la ayuda de la lógica del pegamento que decodifica los casos PIO-A ^ activo bajo PIO-B y activo bajo PIO-PIO A ^ B-para controlar los conmutadores analógicos. PIO-B también podría ser utilizado para la detección de eventos (búsqueda condicional) y la detección de corto (línea punteada). Un impulso de reposición antes de la activación de salida no puede ser apoyada. Figura 7. Parcial DS2409 emulación de circuitos. U1 podría ser un DS2406, DS2413 o DS28E04.

Interruptor de direccionable DS2406

El circuito de la figura 7 se ha probado con el interruptor DS2406 direccionable. El pin de EN el apagón analógico (MAX4561) estaba relacionado con PIO-B del DS2406. PIO-A se utiliza como salida de control para encender un LED. La PIO fueron operados utilizando el comando estado de escritura (código 55h), frente a la posición de memoria 0007h ( SRAM bits de control). Bit 6 de los bits de control SRAM accede directamente al fracaso PIO-B del canal tapa. La figura 8 muestra la secuencia de activación de salida. Visibles en el trazo superior es el CRC16 bytes (1Fh, E2H) que siguen el byte de datos 3Fh que fue escrito a la dirección 0007h. La traza del fondo muestra la transición PIO-B, que controla el apagón analógico. No hay actividad en la salida 1-Wire (centro de seguimiento) hasta que el ciclo de reinicio / PD que sigue inmediatamente después de la CRC16. Este reset / PD no está incluido en la Figura 8. Figura 9 muestra la secuencia de desactivación de salida. Visibles en el trazo superior es el CRC16 bytes (1Eh, 12h), que siguen el byte de datos 7Fh que fue escrito a la dirección 0007h. La traza del fondo muestra la transición PIO-B, que controla el apagón analógico. Actividad en la salida 1-Wire (centro de seguimiento) termina con el cambio de estado en el PIO-B, después de que el maestro emite un ciclo de reinicio / PD.Este reset / PD no está incluido en la Figura 9. En lugar de escribir en el registro de estado, la PIO se puede controlar usando el comando Canal de Acceso (código F5H). Esto, sin embargo, no se intentó. Además, tenga en cuenta que el DS2406 lleva a cabo un encendido restablece después de menos de 1 minuto sin energía eléctrica. El DS2409, por el contrario, se somete a un ciclo de encendido de reposición cuando el voltaje de alimentación se interrumpe o si la entrada de 1-Wire se ha desconectado (bajo) por sólo unos pocos milisegundos. El DS2406 tiene una actividad pestillos en su PIO. Por lo tanto, puede apoyar la detección de eventos (búsqueda condicional) y la detección de corto (línea punteada). La actividad de los cierres se despachan en el comando de acceso al canal (canal 1 byte de control). Figura 8. Emulación parcial con DS2406, de activación de salida. Figura 9. Emulación parcial con DS2406, la desactivación de salida.

Interruptor de direccionable DS2413

El circuito de la figura 7 también se ha probado con el interruptor DS2413 direccionable. El pin de EN el apagón analógico se conecta a PIO-A del DS2413. PIO-B fue utilizado como una salida de control para encender un LED. La PIO fueron operados utilizando el acceso PIO comando Write (código 5Ah). Figura 10 muestra la secuencia de activación de salida. Visibles en el trazo superior son los datos de salida PIO Byte (FEH primera verdadera y luego invertido 01h), seguido por la confirmación AAh byte, y el nuevo PIO estado Pin (3Ch).PIO-A (traza inferior), que controla el apagón analógico, los cambios después de la salida invertida PIO datos byte. En consecuencia, el byte de confirmación y el estado de PIO pin se pasan a través de la salida 1-Wire (centro de seguimiento). Un ciclo de reset / PD debe ser emitido para asegurarse de que los esclavos en la salida se activan synchronizated con el maestro. Figura 10. Emulación parcial con DS2413, la activación de salida. Figura 11. Emulación parcial con DS2413, la desactivación de salida. Figura 11 muestra la secuencia de desactivación de salida. Visibles en el trazo superior es la salida de datos Byte PIO (FFh primera verdadera y luego invertido 00h). El byte de confirmación y el nuevo estado de PIO Pin (3Ch) no están incluidos en la imagen. La PIO-A (traza inferior), que controla el apagón analógico, los cambios después de la salida invertida PIO datos byte. El byte de confirmación y el estado de PIO pin no se transmiten a través de la salida 1-Wire (centro de seguimiento). Tenga en cuenta que se tarda más de 5 minutos después de la desconexión del bus 1-Wire para el DS2413 para realizar un power-on reset. El DS2406, por el contrario, se somete a un ciclo de encendido reinicia en 1 minuto. El DS2413 tiene actividad pestillos y no admite búsqueda condicional. Detección de corto, sin embargo, es posible (línea punteada).

DS28E04 Interruptor direccionable

El DS28E04 es una EEPROM 1-Wire con dos PIO. Para la PIO al poder en el estado de no conducción, el pasador de POL tiene que estar atado a alto (5V). La PIO dos son controlados de la misma manera que con el DS2413. Por lo tanto, las figuras 10 y 11 se aplican aquí también. En el modo de parásito, la DS28E04 necesita menos de 15 años de interrupción en el bus 1-Wire hasta que se realiza un power-on reset. El DS28E04 tiene actividad pestillos en su PIO. Por lo tanto, puede apoyar la detección de eventos (búsqueda condicional) y la detección de corto (línea punteada). La actividad de los cierres se eliminan a través de la actividad Restablecer cierres de comandos.

Emulación completa (DS2408 Interruptor direccionable)

El circuito de la figura 7 se muestra la manera de emular a) un encendido 1-Wire de salida junto con la salida de control, pero no hay caso / detección de corto, y b) un encendido 1-Wire con la producción de eventos / detección de corto plazo. La limitación viene del interruptor de 2 canales direccionables. Para una emulación completa se necesita cinco canales de PIO ( Figura 12 ). El circuito de emulación completa utiliza dos conmutadores analógicos (U2, U3), que son controlados por PIO puertos P1 y P2 del DS2408 de 8 canales switch direccionable (U1). P2 y P3 puertos se conectan a la conmutación de las salidas 1-Wire. Esto permite la detección de corto y de detección de eventos. P4 se utiliza para emular la salida de control. Esto deja a P5 P7 abierta para otros usos. Si lo desea, se puede controlar a otro apagón analógico a través de P-5, por lo tanto la aplicación de un tercio 1-Wire de salida con P6 lo más corto / de eventos del sensor. P7, junto con el P4, podría dar lugar a un decodificador (no mostrado) para indicar cuál de las tres salidas de 1-Wire está activo. La PIO del DS2408 se controlan de la misma manera como en el DS2413. Por lo tanto, las figuras 10 y 11 también se aplican aquí. La búsqueda condicional de la DS2408 puede ser programado para calificar si se produjo un evento en cualquiera de sus PIO. La actividad de los cierres se eliminan a través de la actividad Restablecer cierres de comandos. A diferencia de otros interruptores direccionables, el DS2408 necesita una señal de reset externa (U4) para asegurarse de que el poder de PIO en el estado inactivo. En el modo de parásito, una interrupción de menos de 5 años en el bus 1-Wire hace que el DS2408 para realizar un power-on reset.

Protección ESD

El DS2409 tiene una protección integrada contra ESD en la entrada de 1-Wire y por tanto 1-Wire salidas. Por lo tanto, la protección ESD no será necesaria. Lo mismo es cierto para las entradas 1-Wire de los interruptores direccionables 1-Wire, pero no para su pin de PIO.Mayoría de los conmutadores analógicos tienen muy limitada la protección ESD en sus patas. Protección adicional es muy recomendable, en particular, para los nodos de conexión a la entrada y salida de 1-Wire redes. Por lo tanto, la selección de fichas de protección ESD, busque los que añadir la capacitancia muy poco para el autobús, como los productos de laMAX3202E/MAX3203E/MAX3204E o MAX3207E/MAX3208E serie. Figura 12. DS2409 completo de emulación de circuitos.

Resumen

El DS2409 es un dispositivo muy eficiente para crear y operar una gran red 1-Wire de un solo maestro. Otras aplicaciones importantes son los puntos de acceso inteligentes de control de acceso y de doble maestro 1-Wire redes. El DS2409 está siendo eliminada, lo que provocará algunas dificultades para las empresas que han confiado en el dispositivo. Esta nota de aplicación muestra que hay formas alternativas de apoyo a las mismas aplicaciones sin el DS2409. 1-Wire es una marca registrada de Cypress Semiconductor, Inc. i Button es una marca registrada de Cypress Semiconductor, Inc. MICROLAN es una marca comercial de Maxim Integrated Products, Inc.

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