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引言

DS24B33是DS2433的替代產(chǎn)品，采用更新的半導(dǎo)體技術(shù)。總的來說，DS24B33與DS2433引腳兼容，可直接代替DS2433；兩個(gè)器件均具有1-Wire接口和4Kb EEPROM，EEPROM劃分為16頁，每頁32字節(jié)。然而，新一代半導(dǎo)體技術(shù)使得器件在性能、特性以及工作條件等方面出現(xiàn)一些不可避免的變化。性能、特性變化不一定會(huì)對(duì)使用DS24B33的現(xiàn)有設(shè)計(jì)造成不利影響。本文詳細(xì)討論了這些變化的影響，幫助設(shè)計(jì)者評(píng)估這些變化是否對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)造成障礙。本文分析了參數(shù)變化，并給出了修改現(xiàn)有設(shè)計(jì)的建議。

性能和特性變化

1. 讀操作低電平持續(xù)時(shí)間
   說明：該參數(shù)規(guī)定了主控器件在一個(gè)讀時(shí)隙開始時(shí)必須將1-Wire拉低的持續(xù)時(shí)間。該持續(xù)時(shí)間必須足夠長(zhǎng)，直到1-Wire從器件以邏輯0響應(yīng)總線，將總線拉低。
   
   摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   tLOWR	Standard speed	1	?	15	μs	8
   	Overdrive speed	1	?	2

   注8：	主控器件發(fā)出的低電平脈沖持續(xù)時(shí)間至少為1μs ，最大值應(yīng)盡可能小，使上拉電阻能夠在1-Wire器件采樣之前(寫1時(shí)間)或在主控器件采樣之前(讀1時(shí)間)接管總線。

   
   摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   tRL	Standard speed	5	?	15-δ	μs	2, 17
   	Overdrive speed	1	?	2-δ

   注2：	系統(tǒng)要求。
   注17：	δ表示上拉電路將IO電壓從VIL上拉至總線主控制器輸入高電平門限所需要的時(shí)間。主控制器將總線拉低的實(shí)際最大持續(xù)時(shí)間為tRLMAX?+ tF。

   
   影響：標(biāo)準(zhǔn)速度下，為改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)性能在1-Wire前端增加了低通濾波，這也增大了響應(yīng)時(shí)間，但不影響最大指標(biāo)限值。為保證數(shù)學(xué)計(jì)算正確，引入了“δ”代表上限，與實(shí)際應(yīng)用的上升時(shí)間有關(guān)。注意，網(wǎng)絡(luò)性能的改進(jìn)也影響了“寫1”時(shí)低電平持續(xù)時(shí)間(分別為tLOW1和tW1L)的最小值，DS24B33的最小值為5μs，DS2433為1μs。通常情況下，主控制器以“寫1”時(shí)隙相同的方式產(chǎn)生讀數(shù)據(jù)時(shí)隙。因此，更新固件滿足DS24B33的tRL要求即為以正確方式更新“寫1”時(shí)隙的定時(shí)。
   
   措施：驗(yàn)證1-Wire主控滿足DS24B33要求。如果不滿足下限，主控器件可能在從器件拉低總線之前停止拉低總線，從而在1-Wire信號(hào)線上產(chǎn)生尖峰脈沖。在多個(gè)從器件的網(wǎng)絡(luò)中，尖峰脈沖會(huì)導(dǎo)致其它從器件失去與主控器件的同步。如果是單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，這種潛在的尖峰脈沖不太可能影響通信。
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2. 恢復(fù)時(shí)間
   說明：該參數(shù)規(guī)定1-Wire從器件恢復(fù)其寄生電源并準(zhǔn)備好下一操作(時(shí)隙或復(fù)位/在線檢測(cè)過程)時(shí)隙之間的最小空閑時(shí)間(高電平時(shí)間)。持續(xù)時(shí)間必須足以補(bǔ)充前一操作消耗的能量，并為下一操作積累能量。由于復(fù)位/在線檢測(cè)過程大于一個(gè)時(shí)隙，寄生電源必須充滿電，以便器件產(chǎn)生滿足定時(shí)指標(biāo)的應(yīng)答脈沖。恢復(fù)時(shí)間會(huì)影響有效的1-Wire數(shù)據(jù)速率，數(shù)據(jù)速率為1/tSLOT。注意，DS2433數(shù)據(jù)資料的時(shí)隙定義不包括恢復(fù)時(shí)間。
   
   摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   tREC	Standard speed	1	?	?	μs	?
   	Overdrive speed	1	?	?

   
   摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   tREC	Standard speed	5	?	?	μs	2, 13
   	Overdrive speed	2	?	?
   	VPUP?≥ 4.5V	1	?	?
   	Directly prior to reset pulse ≤ 640μs	5	?	?
   	Directly prior to reset pulse > 640μs	10	?	?

   注2：	系統(tǒng)要求。
   注13：	1-Wire總線掛接單個(gè)DS24B33。

   
   影響：DS2433數(shù)據(jù)資料未說明參數(shù)測(cè)試條件。如果應(yīng)用中的恢復(fù)時(shí)間太短，寫0時(shí)隙會(huì)造成1-Wire從器件操作“斷電”，并與主器件失去同步。電源電壓不足時(shí)，可能不滿足與從器件相關(guān)的時(shí)序指標(biāo)(即不是系統(tǒng)要求的指標(biāo))，導(dǎo)致工作不可靠。
   
   措施：驗(yàn)證1-Wire主控滿足DS24B33要求。注意，數(shù)據(jù)資料中要求提供一個(gè)最大2.2kΩ的上拉電阻，且為單個(gè)從器件網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于多個(gè)從器件的網(wǎng)絡(luò)，恢復(fù)時(shí)間更長(zhǎng)。如果應(yīng)用中的上拉電阻大于2.2kΩ，請(qǐng)更換電阻。請(qǐng)參見本文上拉電阻部分的推薦值。更多指南，請(qǐng)參見應(yīng)用筆記3829：“確定多從機(jī)1-Wire?網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時(shí)間”。
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編程電流
說明：該參數(shù)定義為1-Wire EEPROM從其暫存器復(fù)制數(shù)據(jù)所需要的電流。為確保寫操作期間可靠編程，1-Wire信號(hào)線上的電壓V(IO)不得低于規(guī)定的門限(VPUPMIN?= 2.8V)。上電電阻的壓降計(jì)算為ΔV = RPUP?× IPROG。因此，1-Wire總線上的電壓為V(IO) = (VPUP?- ΔV)，且在編程期間任何時(shí)候不得低于2.8V。在只讀1-Wire EEPROM應(yīng)用中，編程電流指標(biāo)無關(guān)緊要。

摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

影響：DS2433數(shù)據(jù)資料僅規(guī)定了典型值；DS24B33則規(guī)定了最大編程電流。為確保滿足2.8V最小值要求，需要知道最大編程電流。如果上拉電壓接近其指標(biāo)下限，滿足最小電壓要求尤其重要。例如：為了在5V環(huán)境下滿足2.8V最小值要求，上拉電阻必須為RPUP?≤ (5.0V - 2.8V)/2mA = 1100Ω。

措施：如果對(duì)DS24B33進(jìn)行寫操作，則檢查是否滿足2.8V最低電壓工作條件(VPUPMIN)，以獲得最大編程電流。尤其對(duì)于接近3.3V的VPUP，上拉電阻需要一個(gè)可切換的低阻旁路，詳細(xì)信息請(qǐng)參考應(yīng)用筆記4255：“為1-Wire?器件的擴(kuò)展功能供電”，或應(yīng)用筆記4206：“為嵌入式應(yīng)用選擇合適的1-Wire?主機(jī)”。?
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1. 輸入負(fù)載電流
   說明：該參數(shù)規(guī)定在沒有通信操作時(shí)，1-Wire從器件從1-Wire總線吸收的電流。此時(shí)，寄生電源已完全充滿。不同器件之間的輸入負(fù)載電流不同。輸入負(fù)載電流產(chǎn)生的上拉電阻壓降計(jì)算公式為：ΔV = RPUP?× IL。
   
   摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   IL	?	?	5	?	μA	4

   注4：	輸入負(fù)載至地。

   
   摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   IL	IO at VPUPMAX	0.05	?	5	μA	?

   注4：	輸入負(fù)載至地。

   
   影響：DS2433數(shù)據(jù)資料僅規(guī)定了典型值。DS24B33數(shù)據(jù)資料規(guī)定了最小值和最大值。
   
   措施：由于最大值與DS2433典型值相同，該參數(shù)完全兼容于DS2433應(yīng)用，無需采取措施。
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2. 輸入電容
   說明：該參數(shù)規(guī)定1-Wire器件寄生電源的電容值，通常，該數(shù)值為600pF至800pF。如果寄生電源完全放電，則需要一定的空閑時(shí)間重新充電補(bǔ)充能量，使1-Wire做好通信準(zhǔn)備。器件上電時(shí)，通常具有足夠的空閑時(shí)間。正常工作期間，只為部分寄生電容重新充電。
   
   摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   CIN/OUT	TA?= +25°C	?	100	800	pF	6

   注6：	首次加電時(shí)，數(shù)據(jù)引腳的電容可為800pF。如果使用5kΩ電阻將數(shù)據(jù)線上拉至VPUP，在向寄生電容加電后5μs將不影響正常通信。

   
   摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   CIO	TA?= -40°C to +85°C	?	2000	?	pF	5, 6

   注5：	首次施加VPUP時(shí)，數(shù)據(jù)引腳的電容為2500pF。如果使用2.2kΩ電阻上拉數(shù)據(jù)線，向寄生電容施加VPUP后15μs將不影響正常通信。
   注6：	僅由設(shè)計(jì)、特征參數(shù)和/或仿真保證，無生產(chǎn)測(cè)試。

   
   影響：由于DS24B33需要的編程電流高于DS2433，它所要求的寄生供電電容明顯大于DS2433。由此降低了給定1-Wire主控制器能夠驅(qū)動(dòng)的從器件數(shù)量。對(duì)于DS2433工作裕量很小的應(yīng)用(低VPUP、高RPUP、短tREC)，可能不能使用DS24B33。
   
   措施：為了解決DS24B33高輸入電容的問題，有必要選擇較低的1-Wire上拉電阻，或使用專用的1-Wire主控器件，例如DS2480B。對(duì)于低上拉電壓的應(yīng)用，電阻上拉接口可能必須采用有源上拉驅(qū)動(dòng)代替，例如DS2482。

工作條件變化

1. 上拉電壓
   說明：該參數(shù)規(guī)定1-Wire工作電壓。上限為1-Wire器件在沒有應(yīng)力、無時(shí)間限制情況下IO引腳可承受的電壓。
   
   摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   VPUP	TA?= -40°C to +85°C	2.8	?	6	V	1

   注1：	VPUP?= 外部上拉電壓。

   
   摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   VPUP	TA?= -40°C to +85°C	2.8	?	5.25	V	2, 3

   注2：	系統(tǒng)要求。
   注3：	工作在接近最低電壓(2.8V)時(shí)，建議下降沿?cái)[率為15V/μs或更快。

   
   影響：由于采用新一代半導(dǎo)體工藝，DS24B33可承受的最大值低于DS2433。由于大多數(shù)應(yīng)用工作在5V ±5%或更低，這一變化應(yīng)該不是問題。
   
   措施：如果實(shí)際應(yīng)用工作在6V ±5%，則降低上拉電壓。例如，將一個(gè)或兩個(gè)通用的硅二極管與上拉電阻串聯(lián)。二極管大約0.7V的導(dǎo)通壓降可降低1-Wire電壓，實(shí)現(xiàn)安全工作。
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2. 上拉電阻
   說明：該參數(shù)規(guī)定1-Wire上拉電阻的允許范圍。如果電阻過大，沒有足夠時(shí)間為1-Wire從器件的寄生電源重新充電；如果電阻值過小，可能不滿足最大VIL指標(biāo)。
   
   摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   RPUP	?	?	?	?	kΩ	?

   
   DS2433數(shù)據(jù)資料在電氣特性表中未明確給出RPUP，但給出了一些文字指導(dǎo)。DS2433數(shù)據(jù)資料圖8中的文字規(guī)定單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)：“讀操作為5kΩ，VPUP?≥ 4V時(shí)寫操作為2.2kΩ。根據(jù)1-Wire通信速率和總線負(fù)載特性，上拉電阻優(yōu)化在1.5kΩ至5kΩ范圍”。?
   
   摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   RPUP	?	0.3	?	2.2	kΩ	2, 4

   注2：	系統(tǒng)要求。
   注4：	最大允許上拉電阻是系統(tǒng)中1-Wire器件數(shù)量、1-Wire恢復(fù)時(shí)間以及EEPROM編程所需電流的函數(shù)。此處給出的數(shù)值適用于只有一個(gè)器件、具有最小1-Wire恢復(fù)時(shí)間的系統(tǒng)。對(duì)于負(fù)載較重的系統(tǒng)，可能需要有源上拉，例如DS2482-x00或DS2480B。

   
   影響：相對(duì)于DS2433數(shù)據(jù)資料，DS24B33數(shù)據(jù)資料給出了關(guān)于上拉電阻范圍的詳細(xì)信息。DS24B33的上限符合tREC測(cè)試條件。下限不會(huì)對(duì)5V ±5%環(huán)境下的DS24B33造成應(yīng)力。然而，在最差工作條件下(即DS24B33的輸出晶體管阻抗?= VOLMAX/4mA = 100Ω)，DS24B33拉低1-Wire總線時(shí)，所產(chǎn)生的VOL值為：100Ω/(100Ω + 300Ω) × VPUP。為滿足其它1-Wire從器件和主控器件的最大VIL要求，2.8V下最小、最安全的RPUP值為600Ω。
   
   措施：檢查應(yīng)用中的上拉電阻。如果上拉電阻高于2.2kΩ，則用較小的電阻代替它，或使用不同的1-Wire主控器件。更多建議請(qǐng)參見輸入電容部分。

技術(shù)改進(jìn)

1. EEPROM使用壽命
   說明：該參數(shù)規(guī)定EEPROM單元在給定溫度下可承受的無差錯(cuò)寫次數(shù)。通常情況下，使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于給出的最小值。
   
   摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   NCYCLE	TA?= +25°C VPUP?= 5.0V	50k	?	?	?	7

   注7：	執(zhí)行Copy Scratchpad命令期間，DS2433自動(dòng)擦除要寫入的存儲(chǔ)器。總線主控器件無需采取其它步驟。

   
   摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

   SYMBOL	CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNITS	NOTES
   NCY	At +25°C	200k	?	?	?	20, 21
   	At +85°C	50k	?	?

   注20：	當(dāng)TA升高時(shí)，有效的寫次數(shù)會(huì)降低。
   注21：	未進(jìn)行100%生產(chǎn)測(cè)試；由可靠性抽樣監(jiān)測(cè)保證。

   
   影響：+25°C時(shí)，DS24B33至少是DS2433的4倍。未給出DS2433在+85°C時(shí)的使用壽命。
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EEPROM數(shù)據(jù)保持
說明：該參數(shù)規(guī)定存儲(chǔ)器沒有重新寫入數(shù)據(jù)(刷新)時(shí)，能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性的時(shí)間。通常情況下，數(shù)據(jù)保持時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所給定的最小值。

摘自DS2433數(shù)據(jù)資料

沒有規(guī)定。

摘自DS24B33數(shù)據(jù)資料

影響：DS24B33滿足當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

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1. ROM功能“Resume”
   說明：與許多新推出的1-Wire從器件一樣，DS24B33支持網(wǎng)絡(luò)功能命令Resume。一旦通過Match ROM、Search ROM或Overdrive Match ROM成功選中DS24B33，Resume命令即允許再次讀/寫相同器件，無需指定64位注冊(cè)碼。
   
   影響：對(duì)于存在多個(gè)從器件的網(wǎng)絡(luò)，Resume能夠減輕多次讀/寫同一器件的通信開銷，例如，隨機(jī)讀取存儲(chǔ)器或更新存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。DS24B33支持該命令，DS2433則不支持該命令，所以應(yīng)用中可據(jù)此在電氣特性上區(qū)分這兩個(gè)部件。
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2. 1-Wire前端
   說明：前端是芯片內(nèi)部支持訪問器件資源(例如存儲(chǔ)器)通信協(xié)議的電路。前端決定了在嘈雜環(huán)境下通信波形的定時(shí)容差和1-Wire從器件的性能。
   
   影響：類似于多種新型1-Wire從器件，DS24B33前端支持滯回切換門限(參見數(shù)據(jù)資料，參數(shù)VTH和VHY)，有助于提高多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的性能。獨(dú)立微調(diào)振蕩器，控制DS24B33的通信時(shí)基。與傳統(tǒng)1-Wire從器件相比，這樣形成的通信時(shí)隙更精準(zhǔn)，對(duì)電壓和溫度的依賴性更小。
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3. E/S寄存器
   說明：該寄存器是暫存器邏輯的一部分，寫暫存器時(shí)用于跟蹤終止偏移量，并可提供狀態(tài)信息，例如：字節(jié)不完整、電源故障(PF標(biāo)記)、Copy Scratchpad命令是否接受(AA標(biāo)記)。AA標(biāo)記對(duì)基于NV SRAM的iButtons?非常重要，但對(duì)整個(gè)寄生供電的1-Wire器件(例如EEPROM)并不特別關(guān)鍵。
   
   影響：對(duì)于原先的DS2433，AA標(biāo)記在上電時(shí)未定義狀態(tài)。對(duì)于DS24B33，該標(biāo)記在上電時(shí)被清零。盡管在DS24B33中改善了功能，但AA標(biāo)記不應(yīng)作為編程是否成功的主要指示。

DS2433和DS24B33編程

在硬件連接中，兩款器件的操作完全一致，可相互替代。對(duì)于不可靠的1-Wire連接(例如，所謂的觸控環(huán)境)，或可能發(fā)生低于VPUPMIN電壓(例如，電池電量過低時(shí))時(shí)，以下方法可確保可靠編程。

1. 讀取所更新的整個(gè)頁面，確保在Copy Scratchpad命令失敗的情況下仍然知道原先的數(shù)據(jù)，用于恢復(fù)頁面數(shù)據(jù)。
2. 即使只有少數(shù)幾個(gè)連續(xù)字節(jié)需要修改，也對(duì)整個(gè)頁面進(jìn)行寫操作。
3. Copy Scratchpad結(jié)束時(shí)，總是檢查成功字節(jié)(交替的0–1碼型，等效于AAh)。
4. Copy Scratchpad命令之后，總是讀回被更新的EEPROM頁。

如果成功字節(jié)為AAh，EEPROM頁面數(shù)據(jù)顯示新數(shù)據(jù)，說明寫操作成功。無需采取其它措施。

在其他任何情況下(EEPROM頁面數(shù)據(jù)不匹配、成功字節(jié)不是AAh)，依次重復(fù)Write Scratchpad、Copy Scratchpad，直到成功。這種方法對(duì)于DS2433和DS24B33都很可靠。已經(jīng)采用這種方式的現(xiàn)有軟件完全兼容DS24B33。

總結(jié)

DS24B33是DS2433 1-Wire EEPROM的新一代產(chǎn)品。為了保證軟件的向下兼容性，DS24B33支持節(jié)省時(shí)間的Resume網(wǎng)絡(luò)功能，具有更嚴(yán)格的1-Wire時(shí)隙容限，并提供帶有滯回的切換點(diǎn)。新型EEPROM單元結(jié)構(gòu)具有更長(zhǎng)的使用壽命(可重復(fù)擦除/寫入的次數(shù)更多)，達(dá)到至少200k次；而DS2433的重復(fù)寫次數(shù)只有50k次。DS24B33所需要的編程電流大于前者。根據(jù)工作電壓的不同，可能需要修改對(duì)DS24B33進(jìn)行寫操作的1-Wire主控器件電路。?

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