引 言
    Dalias公司推出的數(shù)字化溫度傳感器I)S18820的獨(dú)特的“單線總線”，可以使用戶方便地使用多片I)S18820構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)，因此如何準(zhǔn)確、有效地對(duì)掛在同一條單線總線上的多片Dsl8820 ROM編碼進(jìn)行搜索與識(shí)別成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)核心問(wèn)題。用DSl8820的ROM操作命令Read ROM[33h]依次讀取單線總線上的唯一一個(gè)ROM編碼，然后存放在外部擴(kuò)展的EEPROM存儲(chǔ)器，再用MatchROM[55h]命令匹配識(shí)別可以解決這個(gè)問(wèn)題。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單、不需要復(fù)雜的算法，但是實(shí)際使用中不夠靈活，對(duì)于一個(gè)探測(cè)單元有多個(gè)不可分離的DS18820的ROM序列號(hào)的讀取更是無(wú)能為力。本文提出的一種搜索算法為這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)理想而靈活的解決方案。

1 DS18820簡(jiǎn)介
    作為一種數(shù)字化溫度傳感器，DSl8820測(cè)溫時(shí)無(wú)需任何外部元件，可直接輸出9～12 位(含符號(hào)位)的被測(cè)溫度值，測(cè)溫范圍為一55～+125℃；在一10～+85℃范圍內(nèi)測(cè)量精度為±O．5℃，輸出測(cè)量分辨率可調(diào)，最高可達(dá)O．062 5℃；支持“單線總線”技術(shù)，僅需要占用一個(gè)通用I／0端口即可完成與單片機(jī)的通信；現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“單線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。每片DS18820內(nèi)含唯一的64位ROM編碼，因此可以對(duì)掛在總線上多片DSl8820進(jìn)行唯一尋址，只有被尋址的DSI 8820才能對(duì)后續(xù)操作命令作出響應(yīng)。
1．1 “單線總線”通信協(xié)議
    “單線總線”是一種在一條總線(這條總線只有一條口線)具有單主機(jī)多從機(jī)的總線系統(tǒng)，在“單線總線”可掛多個(gè)從機(jī)系統(tǒng)。為了不引起邏輯上的沖突，所有從機(jī)系統(tǒng)“單線總線”接口都是漏極開(kāi)路的，多個(gè)從機(jī)系統(tǒng)輸出信號(hào)在總線上實(shí)現(xiàn)線與，因此在使用時(shí)必須對(duì)總線外加上拉電阻。
    為保證數(shù)據(jù)的完整性，所有的單線總線器件都要遵循嚴(yán)格的通信協(xié)議?！皢尉€總線”通信協(xié)議定義了復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序等幾種信號(hào)類(lèi)型(具體的時(shí)序參考相關(guān)文獻(xiàn)，這里不再做具體介紹)。所有的單總線命令序列(如初始化、ROM命令、RAM命令)都是由這些基本的信號(hào)類(lèi)型組成的。在這些信號(hào)中，除了應(yīng)答脈沖外，其他均由主機(jī)發(fā)出，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。
1．2 DSl8820的ROM編碼
    每片DSl8820含有一個(gè)唯一的64位ROM編碼。頭8位是產(chǎn)品系列碼，接著的 48位是產(chǎn)品序列號(hào)，最后8位是CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼。主機(jī)可以對(duì)總線上多片DS18820唯一尋址，因此多片DS18820能夠連在同一條數(shù)據(jù)線上而不會(huì)造成混亂，這為溫度的多點(diǎn)測(cè)量帶來(lái)了極大的方便。64位的ROM注冊(cè)碼如下：

1．3 DS18820 ROM搜索命令
    當(dāng)單線總線上掛有多個(gè)DS18B20時(shí)，系統(tǒng)對(duì)總線上器件的數(shù)量和每個(gè)器件的ROM的識(shí)別與搜索是通過(guò)DS18820 ROM搜索命令與算法配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下面具體介紹ROM搜索命令的工作過(guò)程。對(duì)64位ROM編碼識(shí)別從最低位開(kāi)始，ROM編碼的每一位搜索過(guò)程可總結(jié)為 “兩讀一寫(xiě)”：讀一位，讀該位補(bǔ)碼；寫(xiě)一位?？偩€主機(jī)在ROM編碼每一位上完成這三步就可以獲得一個(gè)器件的ROM編碼。
    (1)兩 讀
    總線主機(jī)發(fā)布ROM搜索命令后執(zhí)行一次讀，總線上所有器件就把它們各自ROM編碼的第一位放到總線來(lái)作出響應(yīng)。這次讀獲得的數(shù)據(jù)是所有器件放在總線上數(shù)據(jù)的“與”。再執(zhí)行一次讀，因?yàn)镽OM搜索命令正在執(zhí)行所以總線上所有器件把各自ROM編碼的第一位的補(bǔ)碼放在總線上，第二次讀獲得的數(shù)據(jù)也是所有器件放在總線上數(shù)據(jù)的“與”。對(duì)第一位的“兩讀”就此完成。之后主機(jī)再次進(jìn)行的“兩讀”則是針對(duì)ROM編碼的第二位，以此類(lèi)推。從“兩讀”獲得的數(shù)據(jù)有以下解釋，如表1所列。

    (2)- 寫(xiě)
    對(duì)ROM編碼的某一位“兩讀”之后，對(duì)該位進(jìn)行“-寫(xiě)”操作。“-寫(xiě)”操作寫(xiě)的數(shù)據(jù)要根據(jù)“兩讀”獲得的數(shù)據(jù)來(lái)確定。如果“兩讀”數(shù)據(jù)為00，則表示總線上器件在該位上數(shù)據(jù)發(fā)生沖突，“-寫(xiě)”寫(xiě)的數(shù)據(jù)此種情況下具有“排除”的作用，如果器件ROM編碼在該位上的數(shù)據(jù)與“-寫(xiě)”寫(xiě)的數(shù)據(jù)相同，則繼續(xù)保持與總線的聯(lián)系。如果不相同則此器件從總線上“排除”，不再響應(yīng)主機(jī)發(fā)布的命令，直到主機(jī)進(jìn)行下一次復(fù)位。如果“兩讀”數(shù)據(jù)為01，則表示總線上所有器件在該位上均位0，為保持器件與總線的聯(lián)系，“-寫(xiě)”操作主機(jī)應(yīng)寫(xiě)0。同理，如“兩讀”數(shù)據(jù)為10，主機(jī)則應(yīng)寫(xiě)1。

2 DS18820 ROM編碼的搜索算法
    在一條“單線總線”上掛有多片。DS18820的情況下，對(duì)ROM編碼的搜索與識(shí)別主要是通過(guò)“兩讀”數(shù)據(jù)為00時(shí)“-寫(xiě)”操作的“排除”作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。多次“排除”作用后，就可以使總線上只剩下唯一的一個(gè)器件仍與總線保持聯(lián)系。如何“排除”，這需要算法的配合。下面具體介紹DS18820 ROM編碼的搜索算法。
    首先作如下幾個(gè)定義：對(duì)“兩讀”數(shù)據(jù)為00的ROM編碼位，之后“一寫(xiě)”操作要寫(xiě)的數(shù)據(jù)定義為“00寫(xiě)位”；所有00寫(xiě)位的集合定義為“00寫(xiě)位組”。那么搜索算法所要解決的問(wèn)題就是：確立一個(gè)00寫(xiě)位組，確保搜索命令能夠搜索到一個(gè)唯一的ROM編碼，并在完成一次搜索后對(duì)00寫(xiě)位組做出更新，以確保下次的搜索命令能夠搜索到一個(gè)唯一的ROM編碼并且不會(huì)搜索到已經(jīng)搜索到的ROM編碼，直到完成總線上所有器件的ROM編碼搜索。
    在給出搜索算法規(guī)則前再作如下幾個(gè)定義：00寫(xiě)位組中最高ROM編碼位對(duì)應(yīng)的00寫(xiě)位定義為“最高00寫(xiě)位”；00寫(xiě)位組中鄰近最高00寫(xiě)位的00寫(xiě)位定義位“次高00寫(xiě)位”；如果更新后的00寫(xiě)位組不足以搜索到一個(gè)唯一的ROM編碼，則添加新的00寫(xiě)位，這個(gè)新的00寫(xiě)位定義為“新00寫(xiě)位”。
    DS18820 ROM編碼的搜索算法規(guī)則：
    ①第一次搜索確立一個(gè)00寫(xiě)位組，其中所有00寫(xiě)位全部為0。
    ②每次搜索后更新00寫(xiě)位組并從最高00寫(xiě)位開(kāi)始更新。
    ③00寫(xiě)位組更新規(guī)則：如果最高00寫(xiě)位為0，則改最高00寫(xiě)位為1，更新完成；如果最高00寫(xiě)位為1，則棄去最高00寫(xiě)位并把次高00寫(xiě)位作為新的最高00寫(xiě)位。
    ④如果出現(xiàn)新00寫(xiě)位，新00寫(xiě)位一律為0并作為新的最高00寫(xiě)位。
    ⑤如果0寫(xiě)位組全為1，則搜索所有器件的ROM編碼，搜索結(jié)束。

3 算法的C51實(shí)現(xiàn)
    對(duì)一條“單線總線”上多片DS18820的ROM編碼搜索與識(shí)別，具體由C51編寫(xiě)的函數(shù)uchar SearchRomID(uchar RomID[n][8])來(lái)實(shí)現(xiàn)。函數(shù)的返回值是總線上查找到的器件個(gè)數(shù)，總線上所有器件的ROM編碼存入二維數(shù)組RomID[n][8]。其中n為總線上允許掛器件的最大值，這里取16。
    首先對(duì)程序中的幾個(gè)重要變量做一些說(shuō)明：
    _00wbit：一維數(shù)組，用來(lái)存儲(chǔ)00寫(xiě)位組全部?jī)?nèi)容。它的長(zhǎng)度由總線上允許掛接器件的最大值決定。每寫(xiě)一個(gè)00寫(xiě)位都可以“排除”至少一個(gè)總線上的器件，當(dāng)總線上器件數(shù)為n時(shí)，_00wbit數(shù)組的長(zhǎng)度應(yīng)為n-1。當(dāng)然這是最壞情況下的取值，很多情況下_00wbit數(shù)組的長(zhǎng)度小于這個(gè)值，這時(shí)不用的 _00wbit數(shù)組位用2來(lái)填充。
    Rom：一維數(shù)組，臨時(shí)存儲(chǔ)64位ROM編碼。
    b：搜索結(jié)束標(biāo)志位。
    R1、R2：“兩讀”數(shù)據(jù)位。
    編者注：程序略。

結(jié) 語(yǔ)
    本文提出了一種對(duì)掛接在同一條“單線總線”上的多片DS18B20 ROM編碼的搜索算法，并給出了具體的C51實(shí)現(xiàn)方法，經(jīng)驗(yàn)證完全可行。由于該算法可自動(dòng)識(shí)別總線上的器件個(gè)數(shù)，因此實(shí)際運(yùn)用中，在總線上添加和刪除器件都十分靈活，這為多點(diǎn)測(cè)溫帶來(lái)了很大的方便。該算法也適用于其他“單線總線”器件。