CN102385563A - 单总线的usb端口读写装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种单总线的USB端口读写装置，包括USB模块和单总线主控端。其中：该USB模块包括一个带有USB缓存的单片机及与该单片机相连的USB连接器，该USB连接器与一台主机相连，该主机向USB模块发送命令，该USB模块将该命令转换成单总线指令；及所述单总线主控端包括DIO引脚及一个与所述单片机相连的连接器，该单总线主控端用于通过DIO引脚模拟单总线，依据该单总线指令，以不同的时序发送指令给单总线从设备，读取由单总线从设备根据该指令返回的数据，并将该读取的数据暂存在USB缓存中，该数据将通过USB总线返回给主机。本发明还提供一种单总线的USB端口读写方法。利用本发明实现对单总线设备的读写操作。

Description

单总线的USB端口读写装置及方法
技术领域
本发明涉及一种单总线的USB端口读写装置及方法。
背景技术
目前常用的数据传输串行总线有I2C总线、SPI总线和SCI总线。I2C总线以同步串行2线方式进行通信(一条时钟线，一条数据线)，SPI总线以同步串行3线方式进行通信(一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线)，SCI总线以异步方式进行通信(一条数据输入线，一条数据输出线)。而单总线(1-Wire Bus)采用特殊的接口协议，通过单条连接线解决了控制、通信和供电，降低了系统成本并简化了设计。其中，1-Wire总线所采用的单根信号线既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的。它具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。
然而，在目前的产品设计中，由于没有方便的读写工具，使得对1-Wire总线的验证和测试很不方便。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种单总线(1-Wire总线)的USB端口读写装置，可利用USB本身的功能，接收主机命令并将主机命令转换成1-Wire指令，用不同的时序模拟1-Wire总线的各个功能，实现对1-Wire设备的读写操作。
鉴于以上内容，还有必要提供一种1-Wire总线的USB端口读写方法，可利用USB本身的功能，接收主机命令并将主机命令转换成1-Wire指令，用不同的时序模拟1-Wire总线的各个功能，实现对1-Wire设备的读写操作。
一种单总线的USB端口读写装置，包括一个USB模块和一个单总线主控端。其中：该USB模块包括一个带有USB缓存的单片机及与该单片机相连的USB连接器，该USB连接器通过USB总线与一台主机相连，该主机用于向USB模块发送命令，该USB模块用于将该命令转换成单总线指令；及所述单总线主控端，包括多个DIO引脚及一个与所述单片机相连的连接器，该单总线主控端用于通过其中一个DIO引脚模拟单总线，依据所述转换后的单总线指令，以不同的时序发送指令给与该连接器相连接的一个单总线从设备，读取由单总线从设备根据所述指令返回的数据，并将该读取的数据暂存在所述USB缓存中，该USB缓存中存储的数据将通过所述USB总线返回给所述主机。
一种单总线的USB端口读写方法，包括步骤：主机通过USB连接器向USB模块发送命令；该USB模块将该命令转换成单总线指令，并将该单总线指令传送给单总线主控端；该单总线主控端通过DIO引脚模拟单总线，依据所述单总线指令，以不同的时序发送指令给与该单总线主控端的连接器相连的单总线从设备；该单总线主控端读取由单总线从设备根据所述指令返回的数据；及将该读取的数据暂存在USB模块的USB缓存中，并通过USB总线将该数据返回给所述主机。
相较于现有技术，所述的单总线的USB端口读写装置及方法，可实现对1-Wire设备的读写操作，此读写方法除了可实现将1-Wire总线转换成经常使用的USB总线来读写、按照USB协议发送命令之外，还具有输入/输出端口的功能，实际操作时用户不用了解1-Wire总线，就可以实现1-Wire总线的读写，极大地提高了1-Wire总线的易操作性。
附图说明
图1是本发明单总线的USB端口读写装置的较佳实施例的硬件结构框图。
图2是本发明较佳实施例中的单总线的USB端口读写装置与主机和单总线的连接示意图。
图3是本发明单片机的电路示意图。
图4是本发明电压调节器的开关电路示意图。
图5是本发明电压调节器的电压转换电路示意图。
图6是本发明单总线的USB端口读写方法的较佳实施例的作业流程图。
主要元件符号说明
 单总线的USB端口读写装置  1
 主机  2
 1-Wire从设备  3
 单片机  10
 电源  11
 电压调节器  12
 连接器  13
 静电保护电路  14
 USB连接器  15
 DIO引脚  16
 USB缓存  100
 USB模块  a
 1-Wire主控端  b
具体实施方式
如图1所示，是本发明单总线(1-Wire)的USB端口读写装置(以下简称为“读写装置1”)的较佳实施例的硬件结构框图。该读写装置1主要由一个IC芯片及其周边的电路组成。该IC芯片是一个单片机10，其周边的电路是指电源11、电压调节器12、连接器13、静电保护电路14和USB连接器15。
如图3所示，该单片机10除了具有上述连接电源11、电压调节器12、连接器13、静电保护电路14和USB连接器15的引脚外，还有多个其它引脚，本实施例将其设计成具有DIO(data input/output)功能的引脚16(以下简称为“DIO引脚16”)。该多个DIO引脚16可用于扩展所述读写装置1的功能，如通过对该多个DIO引脚16的不同操作可实现指示灯控制、开关控制等，还可以用于侦测该读写装置1的某些其它功能模块的状态。
所述读写装置1可通过该连接器13与一个单总线从设备3相连，通过安插在该USB连接器15上的USB总线(图中未示出)与一台主机2相连。以下将所述单总线从设备3简称为1-Wire从设备3。该1-Wire从设备3是指可通过1-Wire总线连接的设备。
在本较佳实施例中USB总线传输协议支持USB 2.0，并向下兼容USB1.1。
如图2所示，所述单片机10、电源11、电压调节器12、静电保护电路14和USB连接器15可被统称为USB模块a，连接器13和DIO引脚16可被统称为1-Wire主控端b。
本较佳实施例中，所述单片机10的型号可以为图3所示的“CY7C63803”，其嵌入式程序(Firmware)可用于接收命令、传送命令和读取数据等。
具体而言，该单片机10与所述USB连接器15相连，用于接收主机2发送的命令并将该命令转换成1-Wire指令，本实施例中将该命令定义为USB命令。1-Wire主控端b通过单片机10的其中一个DIO引脚16模拟1-Wire总线，依据所述转换后的1-Wire指令，以不同的时序发送指令给所述1-Wire从设备3，该指令包括初始化(reset)指令、只读存储(ROM)指令和功能(function)指令等。本实施例中，单片机10还带有一个USB缓存100，用于暂存1-Wire从设备3返回的数据。
所述电源11向该USB模块a提供了一个5伏的电压。电压调节器12带有一个开关120(图4为该开关120的电路示意图)和一个电压转换电路122(图5为该电压转换电路122的示意图)。当用户通过该开关120选择转换电压时，该电压转换电路122将所述电源11提供的5伏电压转换成3伏电压传送给所述1-Wire主控端b的连接器13。当用户通过该开关120选择不转换电压时，该电压转换电路122直接将所述5伏电压传送给所述1-Wire主控端b的连接器13。
在用户通过开关120选择了是否转换电压时，所述读写装置1可通过一个或两个指示灯来显示所选择的结果。例如，当用户通过该开关120选择转换电压时，指示灯呈现红色或者红色指示灯亮；当用户通过该开关120选择不转换电压时，指示灯呈现绿色或者绿色指示灯亮。
另外，本实施例为了使得读写装置1具有较好的性能，会在USB模块a中架设一个静电保护电路14。该静电保护电路14的一端连接在所述单片机10和USB连接器15之间，另一端连接在所述电源11和电压调节器12之间，用于保护单片机10和USB连接器15，防止该单片机10和USB连接器15过电压。
在此需要说明的是，所述单片机10、开关120和电压转换电路122的电路不限于本实施例中所列举的形式，其还可以为由其他元件及其结构所组成的具有本实施例中单片机10、开关120和电压转换电路122的功能的电路。
如图6所示，是本发明1-Wire的USB端口读写方法的较佳实施例的作业流程图。
步骤S1，主机2通过USB连接器15发送USB命令给USB模块a，该USB模块a中的单片机10接收该USB命令。
步骤S3，单片机10通过其中的嵌入式程序将该USB命令转换成1-Wire指令，并将该1-Wire指令传送给1-Wire主控端b。
步骤S5，该1-Wire主控端b通过一个DIO引脚16模拟1-Wire，依据所述转换后的1-Wire指令，以不同的时序发送指令给所述1-Wire从设备3，该指令包括reset指令、ROM指令和function指令等。
步骤S7，该1-Wire主控端b通过连接器13读取由1-Wire从设备3根据所述1-Wire指令返回的数据。
步骤S9，该1-Wire主控端b将该读取的数据暂存在所述USB缓存100中，并通过USB总线将该数据返回给所述主机2。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种单总线的USB端口读写装置，其特征在于，该装置包括一个USB模块和一个单总线主控端，其中：
该USB模块包括一个带有USB缓存的单片机及与该单片机相连的USB连接器，该USB连接器通过USB总线与一台主机相连，该主机用于向USB模块发送命令，该USB模块用于将该命令转换成单总线指令；及
所述单总线主控端，包括多个DIO引脚及一个与所述单片机相连的连接器，该单总线主控端用于通过其中一个DIO引脚模拟单总线，依据所述单总线指令，以不同的时序发送指令给与该连接器相连接的一个单总线从设备，读取由单总线从设备根据所述指令返回的数据，并将该读取的数据暂存在所述USB缓存中，该USB缓存中存储的数据将通过所述USB总线返回给所述主机。
2.如权利要求1所述的单总线的USB端口读写装置，其特征在于，所述USB模块还包括：
电源，提供一个第一电压给该USB模块；
电压调节器，将所述电源提供的第一电压传送给所述单总线主控端的连接器；及
静电保护电路，其一端连接在所述单片机和USB连接器之间，另一端连接在所述电源和电压调节器之间，用于保护单片机和USB连接器，防止该单片机和USB连接器过电压。
3.如权利要求2所述的单总线的USB端口读写装置，其特征在于，所述电压调节器有一个开关和一个电压转换电路，当用户通过该开关选择转换电压时，该电压转换电路将所述电源提供的第一电压转换成第二电压并传送给所述单总线主控端的连接器，当用户通过该开关选择不转换电压时，该电压转换电路直接将所述第一电压传送给所述单总线主控端的连接器。
4.如权利要求3所述的单总线的USB端口读写装置，其特征在于，所述第一电压为5伏特，所述第二电压为3伏特。
5.如权利要求1所述的单总线的USB端口读写装置，其特征在于，所述多个DIO引脚中除了用于模拟单总线的DIO引脚外，其它DIO引脚用于扩展该单总线的USB端口读写装置的功能，该功能包括指示灯控制、开关控制、侦测该单总线的USB端口读写装置的状态。
6.一种单总线的USB端口读写方法，其特征在于，该方法包括：
主机通过USB连接器向USB模块发送命令；
该USB模块将该命令转换成单总线指令，并将该单总线指令传送给单总线主控端；
该单总线主控端通过DIO引脚模拟单总线，依据所述单总线指令，以不同的时序发送指令给与该单总线主控端的连接器相连的单总线从设备；
该单总线主控端读取由单总线从设备根据所述指令返回的数据；及
将该读取的数据暂存在USB模块的USB缓存中，并通过USB总线将该数据返回给所述主机。
7.如权利要求6所述的单总线的USB端口读写方法，其特征在于，该方法还包括：
所述USB模块中的电源提供一个第一电压给该USB模块；
通过电压调节器的开关选择是否转换该第一电压；及
当选择转换该电压时，该电压调节器中的电压转换电路将所述第一电压转换成第二电压并传送给所述单总线主控端的连接器；或
当选择不转换该电压时，该电压转换器将所述第一电压直接传送给所述单总线主控端的连接器。
8.如权利要求7所述的单总线的USB端口读写方法，其特征在于，所述第一电压为5伏特，所述第二电压为3伏特。
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