单总线协议
基于ZigBee协议的单总线测温网络的设计
方式 互联 ， 并将各 测温点的数据 汇集到监 控主机 ， 大了测温范 围 ， 扩 提高整个信 息系统 的可扩展性．
１ 系统 网络 拓 扑 结构 的选 择
无线 网 络设 计首 先要 确 定拓 扑结 构 ， 要考 虑 网络 的节 点 功耗 、 盖能 力 、 需 覆 网络稳 定 性 等几 个方 面 ， 保证 能访 问到 网 内的所 有节 点． 型拓 扑结 构通 信覆 盖 范围及 其可 连 接的最 大 Ｒ Ｄ节 点均 十分 有 限 ， 星 Ｆ 因 此 星 型拓扑 不是 一种 理 想的选 择ｆ ３ ］ 型 拓扑可 连 接节 点数 目大 ， ．树 网络 的稳 定性 好 ， 兼具 了星 型 拓扑和 网
合 的方式 ， 扩大 了测温 范 围， 高 了整 个信息 系统 的可扩展 性． 提
关键词 ：无线传 感器 网络 ； Ｚｇ ｅ ； 单 总线 ； 树 型拓扑 ； Ｐ １０ ｉＢ ｅ Ｔ ０
中图分 类号 ： Ｐ １ Ｔ ２２ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ：１ ７ — １ １ ２ １ ）２ ０ ２ — ４ ６ １６９ （０００ — ０ ７ ０
０ 引 言
Ｚｇ ｅ 是 一 种近 距 离 、 ｉ ｅ Ｂ 低复杂 度 、 功 耗 、 低 低数 据速 率 、 低成 本 的双 向无 线 通信 技 术Ｉ 主 要用 于 近距 ｌ Ｊ ， 离无 线连接 ． 项技 术 的核心 由 Ｉ Ｅ ８ ２１ ． 这 Ｅ Ｅ ０ ． ４工作 组制 定 ， 层应 用 、 ５ 高 互联 互通 测试和 市场 推广 由 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ
控
制
室
—
天线
－ Ｚ ｇ ｅ 协 调 器 ｉ ｅ Ｂ Ｚ ｇ ｅ 路 由器 ｉＢ ｅ
・ Ｚｇ ｅ终 端 设 备 ｉ ｅ Ｂ
LIN总线协议
LIN总线协议协议名称：LIN总线协议一、引言LIN总线协议是一种用于低速串行通信的协议，主要用于汽车电子系统中的局域网络通信。
本协议旨在规定LIN总线通信的物理层和数据链路层的规范，以确保不同设备之间的可靠通信和数据传输。
本文档将详细介绍LIN总线协议的各个方面，包括总线结构、数据帧格式、通信速率等。
二、术语定义1. 主节点（Master Node）：通过LIN总线发送命令和控制信息的节点。
2. 从节点（Slave Node）：接收主节点发送的命令和控制信息的节点。
3. 总线（Bus）：用于主节点和从节点之间的通信介质。
4. 帧（Frame）：数据传输的基本单元，包含数据和控制信息。
5. 帧头（Header）：帧的起始部分，包含同步字段、标识符等信息。
6. 帧数据（Data）：帧的主体部分，包含要传输的数据。
7. 帧校验（Checksum）：用于校验帧数据的完整性的校验值。
三、总线结构1. 物理层LIN总线采用单总线结构，使用双绞线连接主节点和从节点。
总线上的电压范围为0V至14V，其中0V表示逻辑低电平，14V表示逻辑高电平。
总线上的电压可以通过电压分压电路进行适配。
2. 数据链路层LIN总线采用主从结构，主节点负责发送命令和控制信息，从节点负责接收并执行命令。
主节点发送命令后，从节点会返回响应信息。
四、数据帧格式1. 帧结构LIN总线数据帧由帧头和帧数据组成，帧头包含同步字段、标识符等信息，帧数据包含要传输的数据。
帧头和帧数据之间使用校验位进行分隔。
2. 帧类型LIN总线定义了四种帧类型：同步帧、标识帧、数据帧和响应帧。
- 同步帧：用于同步主节点和从节点之间的时钟。
- 标识帧：用于标识数据帧的类型和发送者。
- 数据帧：用于传输数据信息。
- 响应帧：从节点在接收到数据帧后返回的响应信息。
3. 帧头格式帧头包含同步字段、标识符等信息，具体格式如下：- 同步字段：用于同步主从节点的时钟信号。
- 标识符：用于标识帧的类型和发送者。
SBus总线协议
SBus 总线协议一：概述SBus 总线是豪恩安全科技自行研发的一种单总线防区探测协议，使用两条线进行通信，一条是地线，一条信号线。
总线的电气参数如下：二：物理层协议时钟是单独由主机控制产生的，数据是主机和从机都可以产生。
SBus OUT 是由时钟和数据线叠加而成的，数据的发送是先发送高位，然后再发送低位。
主机和从机发送数据的时序如下图所示。
主机发送数据的时序图SCL ：是周期为1200us 的PWM 信号。
主机发送：当时钟信号在高电平的时候，它也为高电平，在时钟信号为低的时候，它先拉低100us ，然后再根据当前的数据信号来进行判断是拉高电平还是拉低电平。
为0就拉低电平，为1就提高电平。
在主收从发的时候，它要在时钟的下降沿后把数值拉低100us,然后释放总线。
从机发送:是在接收完主机的地址和命令后，而进行发送的。
当时钟下降沿时，在主机的Master_SDA 拉底100us 后，Slave_SDA 再把它相应的数值发送到数据线上去。
OUT ：是SDA 和SCL 叠加后的信号。
三：数据层协议SBus 是由地址，命令，校验，数值组成的。
具体所包含的位如下图所示类型模式 地址 数据 校验 回复 长度3bit 6bit 8bit 8bit 2bit类型 模式 地址 数据 校验 回复说明 距离单向距离1600m ，双向可以达到3200m 传输速率800 Bit/s 电压直流12V 电流800(mA)长度3bit 6bit 8bit 8bit 2bit●前导位：时钟，信号都为低，代表数据传输的开始。
●模式：001 模式空闲状态011 主机查询模式101 主发从收模式110 从机有发模式111 从机无发模式●地址组号组成员0 0，1，2，3，4，5，6，78 8，9，10，11，12，13，14，15高4位表示组号，低4位表示组员●数据：就是来区分现在是来进行什么查询。
命令内容如下列的对应表：数值含义0x17 不报警0x10 防拆报警0x11 入侵报警….. 保留……保留….. 保留●校验：由地址、数据(N*8 bits)所有数据累加和，取余0x7F运算后的值作为检验字节●回复：01 接收正确10 接收不正确11 从机不在。
can总线拓扑结构方案
CAN总线拓扑结构方案简介CAN（Controller Area Network）总线是一种常用于现代汽车、工业控制和其它应用的串行通信协议。
它的主要特点是高可靠性、实时性和高带宽，被广泛应用于车载电子系统和工业领域。
在CAN总线系统中，拓扑结构方案的设计起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的CAN总线拓扑结构方案，并对各种方案的特点、优缺点进行比较和分析。
单总线拓扑结构单总线拓扑结构是最简单的拓扑结构方案，也是最常用的方案之一。
在单总线拓扑结构中，所有节点都直接连接到同一根总线上。
节点之间通过总线共享数据和通信。
特点•简单、容易实现和维护。
•总线长度可以较长，适合中大型系统的应用。
•总线上只有一个主节点，其他节点均为从节点。
优点•简化硬件设计，减少成本。
•节省总线线缆和器件的使用。
缺点•对于大型系统，总线长度过长会导致信号衰减和反射现象。
•节点数过多时，总线的负载会过重，影响总线性能。
星型拓扑结构星型拓扑结构是另一种常见的拓扑结构方案。
在星型拓扑结构中，所有节点都通过独立的连线连接到主节点（集线器或交换机）。
特点•易于添加或移除节点，不影响其他节点的通信。
•可以通过改变主节点的位置来改变系统的结构。
优点•总线长度可以更长，较少信号衰减和反射问题。
•每个节点之间的通信不会影响其他节点的通信。
缺点•需要更多的线缆。
•需要额外的集线器或交换机等设备。
环型拓扑结构环型拓扑结构是一种将所有节点构成环形的拓扑结构方案。
在环型拓扑结构中，每个节点都与相邻的节点连接，形成一个闭环。
特点•每个节点之间可以直接通信，无需通过中间节点。
•所有节点都能接收到通过总线传输的数据。
优点•可以实现较高的传输速率。
•可以实现实时性较高的通信。
缺点•每个节点都需要两个接口，增加成本。
•添加或移除节点需要重新布线。
混合拓扑结构混合拓扑结构是将多种拓扑结构方案结合在一起的方案。
在混合拓扑结构中，可以同时使用单总线、星型、环型等多种拓扑结构。
1-wire单总线数据通信
1-wire单总线数据通信
功能命令
主器件借助功能命令访问从器件。 在成功执行初始化和ROM命令后，即可由主器件发出功能
命令，实现主器件与从器件的通信。 Dallas公司现已开发出多种信息纽扣，各器件的功能命令并
不完全相同，使用时须查阅该芯片的技术文档。
1-wire单总线数据通信
基本ROM命令
Read ROM [33H] 即将信息纽扣的注
册码读出。 用于主器件略过其
他ROM命令，直 接读取从器件的 64bit ROM注册码。
1-wire单总线数据通信
基本ROM命令
Match ROM [55H] 用于从多个从器
件中选中一个 命令字节[55H]后
必须紧随64bit ROM注册码
复位时序
1-wire单总线数据通信
写0时序
当单总线上的电平降至VTL以下时，从器件启动内部定时， 于采样窗口内（tSLSMIN至tSLSMAX）写数据0。
单总线在采样点处的电平决定了从器件在窗口内写1或0。 为了保证可靠的通信，整个采样窗口内电平值应该保持恒
定
写0时序
1-wire单总线数据通信
硬件结构
主器件或从器件通过OC门或OD门（即集电极开路或漏极 开路）连接至单总线
单总线要求外接一个5千欧姆左右的上拉电阻 如果单总线保持低电平超过480，单总线上的所有器件将复
位
1-wire单总线数据通信
单总线操作流程
初始化 执行ROM命令 执行功能命令
1-wire单总线数据通信
初始化
1-wire单总线数据通信
复位时序
主器件（单片机或PC机）发送复位脉冲（使单总线为低电 平的持续时间大于tRSTL的）
主器件释放单总线，同时转换为接收模式。 通过上拉电阻将单总线拉至高电平；从器件在检测到数据
DS18B20的工作原理
DS18B20的工作原理DS18B20是一种数字温度传感器，采用了单总线数据传输协议，具有精确度高、稳定性好、体积小等特点。
本文将详细介绍DS18B20的工作原理。
DS18B20传感器由三个主要部分组成：温度传感器、模数转换器和总线接口电路。
温度传感器是由一对金属导线组成的温度变化元件，通过测量导线电阻的变化来获取温度信息。
模数转换器将模拟信号转换为数字信号，以便于处理和传输。
总线接口电路负责与主控设备进行通信。
DS18B20传感器通过单总线数据传输协议与主控设备进行通信。
在通信过程中，主控设备向传感器发送指令，传感器根据指令执行相应的操作，并将结果返回给主控设备。
传感器的工作模式可以通过指令进行设置，包括温度测量模式和电源模式等。
在温度测量模式下，主控设备发送温度转换指令给传感器，传感器开始进行温度测量。
传感器通过内部的温度传感器测量温度，并将测量结果转换为数字信号。
转换完成后，传感器将数字信号发送给主控设备，主控设备通过解析数字信号获取温度值。
DS18B20传感器的精确度由其分辨率决定。
分辨率是指传感器能够测量的温度范围内温度变化的最小单位。
DS18B20传感器支持多种分辨率，包括9位、10位、11位和12位。
分辨率越高，传感器的精确度越高，但相应地，传输的数据量也会增加。
DS18B20传感器的电源模式可以通过指令进行设置。
传感器支持两种电源模式：供电模式和断电模式。
在供电模式下，传感器一直处于工作状态，可以随时进行温度测量。
在断电模式下，传感器处于低功耗状态，只有在接收到指令时才会从低功耗状态唤醒并进行温度测量。
DS18B20传感器的总线接口电路采用了单总线数据传输协议。
单总线数据传输协议是一种串行通信协议，通过一根数据线实现数据的传输和通信。
传感器和主控设备通过数据线进行双向通信，传感器通过数据线发送数据给主控设备，主控设备通过数据线发送指令给传感器。
总结：DS18B20是一种数字温度传感器，采用了单总线数据传输协议。
ds18b20详解及程序
ds18b20详解及程序最近都在学习和写单⽚机的程序, 今天有空⼜模仿DS18B20温度测量显⽰实验写了⼀个与DS18B20基于单总线通信的程序. DS18B20 数字温度传感器(参考:智能温度传感器DS18B20的原理与应⽤)是DALLAS 公司⽣产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积⼩的特点。
因此⽤它来组成⼀个测温系统，具有线路简单，在⼀根通信线，可以挂很多这样的数字温度计。
DS18B20 产品的特点:（1）、只要求⼀个I/O ⼝即可实现通信。
（2）、在DS18B20 中的每个器件上都有独⼀⽆⼆的序列号。
（3）、实际应⽤中不需要外部任何元器件即可实现测温。
（4）、测量温度范围在－55 到＋125℃之间; 在-10 ~ +85℃范围内误差为±5℃; （5）、数字温度计的分辨率⽤户可以从9 位到12 位选择。
将12位的温度值转换为数字量所需时间不超过750ms;（6）、内部有温度上、下限告警设置。
DS18B20引脚分布图DS18B20 详细引脚功能描述:1、GND 地信号；2、DQ数据输⼊出引脚。
开漏单总线接⼝引脚。
当被⽤在寄⽣电源下，此引脚可以向器件提供电源；漏极开路, 常太下⾼电平.通常要求外接⼀个约5kΩ的上拉电阻.3、VDD可选择的VDD 引脚。
电压范围:3~5.5V; 当⼯作于寄⽣电源时，此引脚必须接地。
DS18B20存储器结构图暂存储器的头两个字节为测得温度信息的低位和⾼位字节;第3, 4字节是TH和TL的易失性拷贝, 在每次电复位时都会被刷新;第5字节是配置寄存器的易失性拷贝, 同样在电复位时被刷新;第9字节是前⾯8个字节的CRC检验值.配置寄存器的命令内容如下:MSB LSBR0和R1是温度值分辨率位, 按下表进⾏配置.默认出⼚设置是R1R0 = 11, 即12位.温度值分辨率配置表4种分辨率对应的温度分辨率为0.5℃, 0.25℃, 0.125℃, 0.0625℃(即最低⼀位代表的温度值)12位分辨率时的两个温度字节的具体格式如下:⾼字节:其中⾼字节前5位都是符号位S, 若分辨率低于12位时, 相应地使最低为0, 如: 当分辨率为10位时, 低字节为:, ⾼字节不变....由上表可看出, 当输出是负温度时, 使⽤补码表⽰, ⽅便计算机运算(若是⽤C语⾔, 直接将结果赋值给⼀个int变量即可).DS18B20 的使⽤⽅法:由于DS18B20 采⽤的是1－Wire 总线协议⽅式，即在⼀根数据线实现数据的双向传输，⽽对单⽚机来说，我们必须采⽤软件的⽅法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯⽚的访问。
J1939协议
J1939协议协议名称：J1939协议一、引言J1939协议是一种用于重型商用车辆和柴油发动机之间通信的标准协议。
它定义了数据通信、电气连接和网络管理的规范，以实现不同设备之间的互操作性和数据交换。
本协议旨在提供一种统一的通信标准，以便各种设备能够有效地进行数据交换和协同工作。
二、范围本协议适合于重型商用车辆、柴油发动机及其相关设备，包括但不限于卡车、挖掘机、拖拉机、发机电组等。
它涵盖了数据通信、网络拓扑、通信速率、传输协议、数据格式和故障诊断等方面的规范。
三、术语和定义3.1 J1939：指J1939协议的简称。
3.2 数据链路层：指协议栈的一部份，负责提供可靠的数据传输和错误检测。
3.3 物理层：指协议栈的一部份，负责定义电气连接和传输介质的规范。
四、数据通信4.1 数据格式4.1.1 数据帧：J1939协议使用数据帧进行数据传输，每一个数据帧包含一个标识符和一个数据字段。
4.1.2 标识符：数据帧的惟一标识，用于区分不同的数据源和数据类型。
4.1.3 数据字段：数据帧中的有效数据，用于传输实际的信息内容。
4.2 数据传输4.2.1 数据链路层：J1939协议使用数据链路层提供可靠的数据传输，包括数据帧的发送和接收、错误检测和纠正等功能。
4.2.2 物理层：J1939协议定义了多种物理层规范，包括CAN总线、RS-485等，用于实现数据的物理传输。
五、网络管理5.1 地址分配5.1.1 节点地址：J1939协议使用29位的节点地址进行设备的惟一标识，节点地址由网络管理器进行分配。
5.1.2 功能地址：J1939协议定义了一些特殊的功能地址，用于广播和特定功能的通信。
5.2 网络拓扑5.2.1 单总线拓扑：J1939协议支持单总线拓扑，即所有设备通过一个总线进行通信。
5.2.2 多总线拓扑：J1939协议还支持多总线拓扑，即多个总线之间通过网关进行通信。
六、故障诊断6.1 DTC码6.1.1 DTC码：指故障诊断码，用于标识设备故障的类型和位置。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
单总线协议
与其他所有的数据通信传输方式一样，单总线芯片在数据传输过程要求采用严格
的通信协议，以保证数据的完整性。单总线芯片在数据传输过程中，每个单总线
芯片都拥有唯一的地址，系统主机一旦选中某个芯片，就会保证通信连接直到复
位，其他器件则全部脱离总线，在下次复位之前不参与任何通信。
为了说明单总线数据传输的过程，以下将分4个部分对单总线数据通信
传输过程进行介绍，它们分别是单总线通信信号类型，单总线通信初始化，单总
线通信的ROM命令以及单总线通信的功能命令。
1.1单总线通信信号类型
单总线通信协议定义了如下几种类型，即复位脉冲、应答脉冲、写0、
写1、读0和读1，除了应答脉冲外，所有的信号都由主机发出同步信号，并且
发送的所有的命令和数据都是字节的低位在前。
单总线通信协议中不同类型的信号都采用一种类似脉宽调制的波形表
示，逻辑0用较长的低电平持续周期表示，逻辑1用较长的高电平持续周期表示。
在单总线通信协议中，读写时隙的概念十分重要，当系统主机向从设备输出数据
时产生写时隙，当主机从从机设备读取数据时产生读时隙，每一个时隙总线只能
传输一位数据。无论是在读时隙还是写时隙，它们都以主机驱动数据线位低电平
开始，数据线的下降沿是从设备触发其内部的延时电路，使之与主机同步。在写
时隙内，该延迟电路决定从设备采样数据线的时间窗口。
单总线通信协议中存在两种写时隙：写1和写0。主机采用写1时隙向
从机写入1，而采用写0时隙向从机写入0,。所有写时隙至少要60us，且在两
次独立的写时隙之间至少需要1us的恢复时间。两种写时隙均起始于主机拉低数
据总线。产生1时隙的方式：主机拉低总线后，接着必须在15us之内释放总线，
由上拉电阻将总线拉至高电平；产生写0时隙的方式为在主机拉低后，只需要在
整个时隙间保持低电平即可（至少60us）。在写时隙开始后15us~60us期间，
单总线器件采样总电平状态。如果在此期间采样值为高电平，则逻辑1被写入器
件；如果为0，写入逻辑0。
图1-1给出了写时隙（包括1和0）时序的图形解释。
在图1-1中，黑色实现代表系统主机拉低总线，黑色虚线代表上拉
电阻将总线拉高。
对于读时隙，单总线器件仅在主机发出读时隙时，才向主机传输数据。
所有主机发出读数据命令后，必须马上产生读时隙，以便从机能够传输数据。所
有读时隙至少需要60us，且在两次独立的读时隙之间至少需要1us的恢复时间。
每个读时隙都由主机发起，至少拉低总线1us。在主机发出读时隙之后，单总线
器件才开始在总线上发送0或1。若从机发送1，则保持总线为高电平；若发出
0，则拉低总线。
当发送0时，从机在读时隙结束后释放总线，由上拉电阻将总线拉回至
空闲高电平状态。从机发出的数据在起始时隙之后，保持有效时间15us，因此
主机在读时隙期间必须释放总线，并且在时隙起始后的15us之内采样总线状态。
图1-2所示给出了读时隙（包括读0或读1）时序的图形解释。
在图1-2所示中，黑色实线代表系统主机拉低总线，灰色实线代表总局
拉低总线，而黑色的虚线则代表上拉电阻总线拉高。以上对单总线通信过程的几
种信号进行了介绍，但由于复位脉冲以应答脉冲与单总线通信过程初始化的密切
关系，对这两种信号的介绍将放在1.2中阐述。
1.2 单总线通信的初始化
单总线上的所有通信都是以初始化序列开始，初始化序列包括主机发出
的复位脉冲及从机的应答脉冲，这一过程如图1-3所示。在图1-3中，黑色实线
代表系统主机拉低总线，灰色实线代表从机拉低总线，而黑色的虚线则代表上拉
电阻极爱那个总线拉高。
系统主设备发送端发出的复位脉冲式一个480us~960us的低电平，然后
释放总线进入接受状态。此时系统总线通过4.7K的上拉电阻接至VCC高电平，
时间约为15us~60us，接种在接收端的设备就开始检测I/O引脚上的下降沿以及
监视在脉冲的到来。主设备处于这种状态下的时间至少为480us。
作为从设备的奇迹爱你在接收到系统主设备发出的复位脉冲之后，向总
线发出一个应答脉冲，表示从设备已准备好，可根据各种命令发送或接受数据。
通常情况下，器件等待15us~60us即可发送应答脉冲（该脉冲是一个60us~240us
的低电平信号，它由从机强迫将总线拉低）。
复位脉冲式主设备以广播方式发出的，因而总线上所有的从设备同时发
出应答脉冲。一旦器件检测到应答脉冲后，主设备就认为总线上已连接了从设备，
接着主设备将发送有关的ROM功能命令。如果主设备未能检测到应答脉冲，则认
为总线上没有挂接单总线从设备。
1.3 单总线通信的ROM命令（略）
1.4单总线器件的ROM搜索（略）
1.5单总线通信的功能命令（略）