تکنولوژی one-wire عبارت است از یک پروتکل ارتباطی سریال، که از یک سیم داده در کنار یک سیم زمین مرجع، استفاده می‌نماید. اساس کار این پروتکل به گونه ای است که، یک Master تک سیمه، شروع و کنترل ارتباط را با یک یا چند دستگاه Slave از طریق یک باس تک سیمه به عهده دارد. هر دستگاه Slave یک کد شناسایی ۶۴ بیتی، منحصر به فرد، غیرقابل تغییر و برنامه‌ریزی شده توسط کارخانه دارد. که مانند آدرس دستگاه روی باس تک سیمه عمل میکند. یک کد ۸ بیتی زیر مجموعه کد شناسایی ۶۴ بیتی، نوع و عملکرد دستگاه را شناسایی میکند. به طور معمول دستگاههای Slave تک سیمه با حداقل ولتاژ ۸٫۲ ولت و حداکثر مقدار ۲۵٫۵ ولت کار می‌کنند. بیشتر دستگاههای تک سیمه، پینی برای تغذیه ندارند، آن‌ها انرژی خود را از باس تک سیمه می‌گیرند که به تغذیه انگلی معروف است. مهمترین کاربرد پروتکل one-wire در ردیابی خودرو و برای اتصال سنسورها میباشد.
ویژگی‌های پروتکل one-wire
تکنولوژی تک سیمه تنها سیستم دیجیتال ولتاژ محور است که برای ارتباط دوجهته نیمه داپلکس از دو اتصال داده و زمین استفاده میکند. بر خلاف سایر سیستم‌های ارتباط سریال مانند I2C یا SPI، دستگاههای تک سیمه برای استفاده در یک محیط تماس طراحی شده‌اند. هر گاه اتصال باس تک سیمه یا یک محیط تماس قطع شود Slaveهای تک سیمه در یک حالت ریست تعریف شده، قرار می‌گیرند. وقتی اتصال و ولتاژها برقرار گردد، اسلیوها شروع به کار کرده و ارتباط برقرار میشود.
کاربردهای تکنولوژی تک سیم
با توجه به سادگی مکانیزم تکنولوژی one-wire، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد که به دو دسته کاربردهای عمومی و ویژه تقسیم می‌شوند.
کاربردهای عمومی دستگاههای تک سیمه
- شناسایی و تایید اعتبار
- کارت‌های اعتباری
- بردهای مدار چاپی
- لوازم جانبی کامپیوتر
- امنیت
کاربردهای ویژه دستگاههای تک سیم
- استفاده از ibutton جهت کنترل دسترسی
- کنترل اموال و دارایی
- سیستم‌های حفاظتی
- کنترل زمان و تردد
- پرداخت الکترونیکی
- رصد کردن دما برای حفظ سلامت غذا و دارو
کاربردهای پروتکل one-wire در ردیابی
تکنولوژی ۱-wire در دستگاههای ردیاب خودرو شرکت مهندسی طلوع آرین هوشمند کاربردهایی به شرح زیر دارد:
- اتصال کلید شناساگر یا ibutton. از این کلید جهت شناسایی رانندگان مجاز به استفاده از خودرو در شرکت‌ها و سازمان‌ها استفاده می‌گردد. کلید شناساگر یک کلید دارای چیپ الکترونیکی میباشد که از طریق کد منحصر به فردی قابل شناسایی است. کد شناسایی با اتصال دو قطعه کلید به یکدیگر و با استفاده از پروتکل ۱-wire به دستگاه منتقل میشود. دستگاه با دریافت کد شناسایی بر اساس دستورالعمل تعریف شده با توجه به حالت‌های مختلف تطبیق یا عدم تطبیق کد شناسایی عمل میکند.
- اتصال سیستم شناسایی رادیو فرکانسی یا RFID. یک سیستم شناسایی که به وسیله امواج الکترومگنتیک کد شناسایی را به ورودی ۱-wire دستگاه و با استفاده از پروتکل ۱-wire به دستگاه منتقل میکند. در ابتدا گیرنده RFID یک سیگنال رادیویی کدگذاری شده را به برچسب سخت افزاری ارسال میکند. برچسب سخت‌افزاری سیگنال را دریافت و با کد شناسایی و اطلاعات دیگر به آن پاسخ می‌دهد.
- اتصال سنسور دما. سنسور دمای دیجیتال، برخلاف نوع آنالوگ آن برای محاسبه دما نیازی به تبدیل ولتاژ ورودی از طرف سنسور ندارد، بلکه میزان دما از طریق یک سیگنال دیجیتال به دستگاه گیرنده منتقل میشود. برای اتصال چند سنسور از طریق پروتکل وان وایر می‌توان از سنسورهای دارای آدرس‌های منحصر به فرد استفاده کرد. بدین ترتیب می‌توان هر کدام از سنسورها یکSlave و دستگاه ردیاب را یک Master درنظر گرفت. دستگاه ردیاب با ارسال آدرس منحصر به فرد هر سنسور میزان دمای قرائت شده را فراخوانی کرده و سنسور، دما را به صورت سیگنال دیجیتال به دستگاه ارسال میکند.
تفاوت پروتکل one-wire و I2C
در جدول زیر دو پروتکل one-wire و I2C با هم مقایسه شده‌اند.
| ویژگیها | ارتباط one-wire | ارتباط I2C |
| تعداد خطوط ارتباطی | از یک خط انتقال داده و بدون کلاک استفاده میکند، نیازمند ۲ سیم است (داده و زمین) | از یک خط کلاک و یک خط داده استفاده میکند، نیازمند ۴ سیم است(MISO, MOSI,SCLK, SS) |
| سیگنال کلاک | نیازی به سیگنال کلاک ندارد، دستگاههای اسلیو با استفاده از اسیلاتور داخلی کلاک می‌شوند، اسیلاتور با لبه پایین رونده مستر هماهنگ میباشد | نیاز به خط کلاک سیستم SCL جداگانه دارد . در هنگام شروع ارتباط پایین و در هنگام پایان ارتباط بالا است. مانند شرایط شروع و پایان |
| نوع ارتباط | نیمه داپلکس | تمام داپلکس |
| پیچیدگی سخت‌افزار | کم | زیاد |
| پیچیدگی نرم‌افزار | زیاد | کم |
| هزینه | ارزان و اقتصادی | گرانتر از one-wire |
| تغذیه | تغذیه انگلی، به عنوان مثال استفاده از خط داده برای تغذیه | منبع تغذیه خارجی |
| بازه ولتاژ تغذیه | معمولاً از ۸/۲ ولت (حداقل) تا ۲۵/۵ ولت (حداکثر) | ۵+ ولت یا ۳/۳+ ولت یا کمتر |
| آدرس دستگاه | ۶۴ بیتی | از آدرس دستگاه ۷ یا ۸ یا ۹ بیتی استفاده میکند |
| حالتها | مستر-اسلیو، چندین اسلیو را پشتیبانی میکند | چندین مستر را پشتیبانی میکند |
| سرعت انتقال داده | ۳/۱۶ کیلوبیت بر ثانیه (حالت استاندارد) ۱۶۳ کیلوبیت بر ثانیه (حالت اور درایو)
کندتر از I2C |
تقریباً ۴۰۰ کیلوبیت بر ثانیه
بسیار سریعتر از ۱-wire |
| ولتاژ ترازهای منطقی ۰ و ۱ | از ترازهای CMOS/TTL استفاده میکند، بنابراین منطق صفر با ۸٫۰ ولت(حداکثر) و منطق یک با ۲٫۲ ولت (حداقل) شناخته میشود. اغلب با تغییر عرض پالس نیز شناخته میشود به طور مثال منطق صفر عریض‌تر و منطق یک بارک تر. شبیه مدولاسیون عرض پالس (PWM) | سطوح ولتاژ به علت استفاده از تکنولوژی‌های متفاوت دستگاه‌ها ثابت نیستند. NMOS، CMOS و Bipolar. معمولاً تراز ولتاژ پایین با ۳٫۰ ولتاژ تغذیه دیجیتال و تراز ولتاژ بالا با ۷٫۰ ولتاژ تغذیه دیجیتال شناخته میشود |
| انرژی مصرفی | پایین‌تر از I2C | بیشتر از ۱-wire |
