为什么UART驱动1-Wire设备总是出现问题？
麦叔是搞嵌入式的，最近项目delay，他和我说用uart驱动1-wire设备总是出现问题，故写此文来拯救他。
作者之前写过uart（点我），也写过1-wire（点我），本文介绍如何用主机的uart驱动1-wire从机设备，建议先看看以上两篇文章，再阅读本文，效果更佳。
硬件电路
1-wire结构简单，一根线就可以通信，常见的18b20用的就是1-wire结构。单片机的串口uart（多是ttl电平），如何用单片机控制通用的1-wire设备呢？如果mcu和从设备的电平不一致如何解决？软件协议又是如何控制的呢？本文主要解决这两个问题。
主机或从机将数据线拉低到gnd表示数据0，将数据线释放为高表示数据1，高电平由上拉电阻（一般是4.7k）提供。
当mcu发送逻辑1时，经过反相器，总线呈现逻辑0，逻辑0经过1-wire器件的反相器，即会收到逻辑1；
当mcu发送逻辑0时，经过反向器，总线呈现逻辑1，逻辑1经过1-wire 器件的反相器，即会收到逻辑0；
当1wire 器件发送逻辑1时，tx处有nmos会导通，总线呈现逻辑0，经过mcu rx 处的反相器，mcu会收到逻辑1；
当1wire器件发送逻辑0时，nmos截止，总线呈现逻辑1，mcu会收到逻辑0；
主机端（bus master）多为mcu，因为mcu的txd不是漏极开路，因此通常需要一个外部漏极开路缓冲电路，该电路可以由分立元件构成。
用两个nmos管2n7002，原理很简单：
txd输出高电平时，左边的2n7002导通，右边的截止，dq被4.7k电阻上拉至vpullup高电平；
txd输出低电平时，左边的2n7002截止，右边的导通，dq被拉低至低电平0；
用分立器件搭建的缓冲电路
也可以用集成芯片nc7wz07，如下图所示，txd输出高，dq=vpullup，txd输出低，dq=0；
用集成芯片搭建的缓冲电路
解决了硬件电路，我们再来看软件协议部分，1-wire的协议可以分为复位/应答、写0/写1时隙、读0/读1时隙。
软件协议
复位/应答
如下图，上面部分是1-wire的复位/应答时序，下面是uart的时序。
复位/应答信号时序
原理：
主机以9600的波特率发送数据0xf0，因为lsb在前，0xf0=00001111，加上最前面的start bit和最后面的stop bit，完整的数据为：0000011111，代表主机先发了5位的0，然后发了5位的1；9600波特率，一位传输时间是1/9600=104.2us，所以低电平持续时间为104.2*5=521us，满足480~960us复位总线的时序要求。
那主机收到什么数据代表从机应答呢？
首先主机如果发送f0后收到还是f0，说明从机没有应答，从机应答总线数据会改变，可以简单的判断收到的数据为非f0即代表从机应答。
根据1-wire的时序波形，也可以进行推算，从上图看，data0~data3均为0，因为1-wire时序是有一定时间范围，并不是固定的脉宽，如tpdh为15~60us，tpdl为60~240us，所以data4~data7是有一定的组合，返回0x10（00001000） to 0x90（00001001）都代表从机应答。
写0/写1时隙
主机写0就是0x00，也可以加入回读，回读值即为写的值。
写0时隙
写1就是0xff，回读值即为写的值。
写1时隙图
读0/读1时隙
关于读时隙，可以先看主机读1时，主机先拉低总线，一般时间1us左右，uart的start bit会占1/115200=8.7us的脉宽（大于1us），所以从data0开始，后面的数据都为1，即读到的数据为11111111（0xff）代表读到的是1。
读1时隙图
那读0也就很简单，读到的数据不为0xff即为0。
读0时隙图
小结一下
实际代码里面的判断，可以简单处理，复位/应答：发送f0，返回不为f0，即代表从机应答；读0/读1时隙：主机读到0xff即为1，读到非0xff即为0；简单又可靠，麦叔还不会。
今天的文章到这里就结束了，希望对你有帮助，我们下一期见。
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主机或从机将数据线拉低到gnd表示数据0，将数据线释放为高表示数据1，高电平由上拉电阻（一般是4.7k）提供。
当mcu发送逻辑1时，经过反相器，总线呈现逻辑0，逻辑0经过1-wire器件的反相器，即会收到逻辑1；
当mcu发送逻辑0时，经过反向器，总线呈现逻辑1，逻辑1经过1-wire 器件的反相器，即会收到逻辑0；
当1wire 器件发送逻辑1时，tx处有nmos会导通，总线呈现逻辑0，经过mcu rx 处的反相器，mcu会收到逻辑1；
当1wire器件发送逻辑0时，nmos截止，总线呈现逻辑1，mcu会收到逻辑0；
主机端（bus master）多为mcu，因为mcu的txd不是漏极开路，因此通常需要一个外部漏极开路缓冲电路，该电路可以由分立元件构成。
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txd输出高电平时，左边的2n7002导通，右边的截止，dq被4.7k电阻上拉至vpullup高电平；
txd输出低电平时，左边的2n7002截止，右边的导通，dq被拉低至低电平0；
用分立器件搭建的缓冲电路
也可以用集成芯片nc7wz07，如下图所示，txd输出高，dq=vpullup，txd输出低，dq=0；
用集成芯片搭建的缓冲电路
解决了硬件电路，我们再来看软件协议部分，1-wire的协议可以分为复位/应答、写0/写1时隙、读0/读1时隙。
软件协议
复位/应答
如下图，上面部分是1-wire的复位/应答时序，下面是uart的时序。
复位/应答信号时序
原理：
主机以9600的波特率发送数据0xf0，因为lsb在前，0xf0=00001111，加上最前面的start bit和最后面的stop bit，完整的数据为：0000011111，代表主机先发了5位的0，然后发了5位的1；9600波特率，一位传输时间是1/9600=104.2us，所以低电平持续时间为104.2*5=521us，满足480~960us复位总线的时序要求。
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首先主机如果发送f0后收到还是f0，说明从机没有应答，从机应答总线数据会改变，可以简单的判断收到的数据为非f0即代表从机应答。
根据1-wire的时序波形，也可以进行推算，从上图看，data0~data3均为0，因为1-wire时序是有一定时间范围，并不是固定的脉宽，如tpdh为15~60us，tpdl为60~240us，所以data4~data7是有一定的组合，返回0x10（00001000） to 0x90（00001001）都代表从机应答。
写0/写1时隙
主机写0就是0x00，也可以加入回读，回读值即为写的值。
写0时隙
写1就是0xff，回读值即为写的值。
写1时隙图
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读1时隙图
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