DS1629及其與單片機的接口設計

摘要：介紹兩線數(shù)字溫度傳感器／實時時鐘芯片DS1629的特點、工作原理、應用中的接口設計和應注意的問題。

關鍵詞：DS1629；兩線總線；溫度測量；單片機；接口設計

1DS1629的結構特性

DS1629是專門為了方便溫度的數(shù)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個部分組成：數(shù)字溫度傳感器、實時時鐘、兩線串行接口、數(shù)據(jù)寄存器、溫度和時鐘報警比較器及時鐘分頻器和緩沖器。由制造商標定的溫度傳感器無需外部器件。芯片一上電就開始進行溫度轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換的溫度值；由于轉(zhuǎn)換是在“后臺”進行的，讀數(shù)據(jù)并不影響轉(zhuǎn)換的過程。二進制數(shù)據(jù)的讀／寫通過兩線總線進行，高位在前，每個寄存器的訪問都采用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(shù)據(jù)I／O端；SCL：串行口時鐘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，測量范圍為－55℃到＋125℃，芯片可以通過編程配置為轉(zhuǎn)換一次即保存轉(zhuǎn)換結果，然后轉(zhuǎn)到待命狀態(tài)；也可以配置成連接轉(zhuǎn)換的工作模式。

2．1實時時鐘／日歷功能

DS1629的實時時鐘／日歷數(shù)據(jù)是通過兩線的命令協(xié)議C0h來訪問的。如果兩線控制字的讀／寫控制位置為0，主機（單片機）就設置時鐘（把數(shù)據(jù)寫入時鐘寄存器），反之則從時鐘寄存器讀取當前的時間值。

2．2報警功能

當DS1629的溫度達到或超過存儲在溫度觸發(fā)寄存器TH中的上限時，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。

當時鐘寄存器中的數(shù)值與時鐘報警寄存器中的數(shù)值—致時，時鐘報警標志CAF有效并一直保持到總線上的主機（單片機）通過C0h命令或C7h命令對時鐘寄存器或時鐘報警寄存器進行讀／寫操作時為止。

2．3SRAM的操作

DS1629中32個字節(jié)的SRAM是為用戶設計的，其地址范圍為00h～1Fh，可以通過兩線協(xié)議17h對其進行讀／寫操作，讀／寫操作可以是單字節(jié)模式或頁模式。

2．4配置／狀態(tài)寄存器的操作

對配置／狀態(tài)寄存器的訪問是通過ACh命令來實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)的讀寫總是高位（MSb）在前，低位（LSb）在后，對高位字節(jié)（MSB）可以進行讀／寫操作，對低位字節(jié)（LSB）則只能進行讀操作，其格式如表1所示，各位的具體含義如下：

（1）溫度轉(zhuǎn)換模式位ISH。該位為1時，芯片在收到開始轉(zhuǎn)換命令后進行轉(zhuǎn)換；該位為0時則芯片連續(xù)進行溫度轉(zhuǎn)換并把最后一次的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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，芯片一上電就連續(xù)進行轉(zhuǎn)換；為01時芯片在上電后自動進行一次溫度轉(zhuǎn)換，隨后的轉(zhuǎn)換是由溫度轉(zhuǎn)換命令啟動的；為10時芯片在上電后進入待命狀態(tài)，一旦有開始轉(zhuǎn)換命令就連續(xù)進行轉(zhuǎn)換；為11時芯片上電后進入待命狀態(tài)，一有命令就啟動一次轉(zhuǎn)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）時鐘報警標志位CAF。（7）溫度報警標志位TAF。（8）時鐘報警鎖存位CAL。

2．5兩線串行數(shù)據(jù)總線

DS1629支持兩線總線和雙向數(shù)據(jù)協(xié)議。通過漏極開路輸出的I／O線SDA和SCL連接到總線上，在總線上屬于從機。

根據(jù)讀寫控制位的不同數(shù)值，兩線總線有兩種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型：（1）數(shù)據(jù)從主機（單片機）發(fā)送器傳送到從機接收器，主機（單片機）傳送的第一個字節(jié)是從機的地址，隨后是若干字節(jié)的數(shù)據(jù)，從機每收到—個字節(jié)的數(shù)據(jù)就返回一個確認位。（2）數(shù)據(jù)由從機發(fā)送器傳送到主機（單片機）接收器，第一字節(jié)（從機地址）由主機（單片機）發(fā)送，從機返回—個確認位，隨后若干字節(jié)的數(shù)據(jù)由從機發(fā)送給主機（單片機）。除了最后—個字節(jié)外，主機（單片機）在收到所有的數(shù)據(jù)后需返回—個確認位。在收到最后—個字節(jié)時，主機（單片機）返回一個“非確認（高電平）”信號。

主機（單片機）產(chǎn)生串行時鐘信號及起始和結束信號，一次數(shù)據(jù)傳送以結束信號或重復的開始信號為結束。因為重復的開始信號也是下一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始，所以總線不會被釋放。

DS1629有如下兩種操作模式：（1）從機接收模式。串行數(shù)據(jù)和時鐘分別通過SDA和SCL接收，每接收—個字節(jié)就返回—個確認位，只有在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始和最后才識別開始和結束信號。在從機的地址和方向位（即讀／寫控制位）收到以后，地址的識別由硬件來完成。（2）從機發(fā)送模式。這—模式下第一字節(jié)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(shù)據(jù)由DS1629通過SDA送出，而時鐘信號則通過SCL輸入。

2．6從機地址

控制字是主機（單片機）發(fā)出的開始信號后的第一個字節(jié)，它由高4位控制碼、3位地址碼和讀／寫控制位組成。對DS1629而言，控制碼為二進制數(shù)1001。隨后的3位（A2、A1、A0）是設備的選擇位，由硬件設為高電平。控制字的最低位（讀／寫位）確定操作的具體類型，該位為1時讀操作，反之則為寫操作。

2．7控制字

DS1629的控制字有（1）配置寄存器指令ACh。若讀／寫位為0，該指令寫入配置寄存器。該指令送出后，隨后的數(shù)據(jù)字節(jié)被寫入控制寄存器；若讀／寫位為1，隨后讀出的是存儲在配置寄存器中的數(shù)據(jù)。（2）溫度開始轉(zhuǎn)換命令EEh。（3）溫度結束轉(zhuǎn)換命令22h。（4）讀溫度結果命令AAh。（5）訪問時鐘指令C0h。（6）訪問時鐘報警指令C7h。（7）訪問溫度上限TH指令A1h。（8）訪問溫度下限TL指令A2h。（9）訪問存儲器指令17h。