1-Wire 통신
1-Wire 통신은 하나의 데이터 라인과 하나의 접지(그라운드) 라인만을 사용해 데이터를 송수신하는 직렬 통신 방식입니다. 이 방식은 Dallas Semiconductor(현재 Maxim Integrated, Analog Devices에 인수)에서 개발했습니다. 1-Wire는 마스터-슬레이브 구조를 기반으로 하며, 주로 센서, 메모리, 식별 장치 등에서 사용됩니다.
1-wire bus는 선 한개로 데이터의 송/수신을 하므로, 1-wire bus 방식의 ic와 연결하는 mcu는 gpio 핀의 입력/출력모드를 번갈아 사용
🔹 1-Wire 통신의 특징
-
단일 데이터 라인 사용
데이터 송수신과 전원 공급을 모두 하나의 데이터 라인에서 수행 가능
최소한의 배선으로 구현 가능 → 비용 절감 및 간소화 -
마스터-슬레이브 구조
하나의 마스터가 여러 개의 슬레이브 장치와 통신 가능
각 슬레이브 장치는 고유의 64비트 시리얼 번호를 가짐 → 개별 장치 식별 용이 -
전원 공급 방식
슬레이브 장치는 별도의 전원선 없이 데이터 라인에서 전력을 공급받는 파라사이트 전원(Parasite Power) 방식 지원 가능 -
저속 통신
일반적으로 통신 속도는 16.3kbps 정도로 낮음 → 주로 센서 및 식별 장치에 적합 -
충돌 방지 및 다중 장치 식별
장치 선택을 위한 ROM 코드 검색(ROM Search) 프로토콜 제공 → 다중 장치 연결 시 충돌 방지
🔹 1-Wire 통신의 동작 원리
-
리셋 및 프레즌스(Reset & Presence)
마스터가 라인을 리셋하면 슬레이브가 응답 신호(Presence)를 보냄 -
장치 식별 (ROM Code)
슬레이브는 64비트의 고유 시리얼 번호를 통해 개별적으로 식별됨
마스터는 ROM 명령을 통해 특정 슬레이브 장치를 선택 가능 -
명령 전송
마스터는 선택된 슬레이브에 특정 명령(데이터 읽기, 쓰기 등)을 전송 -
데이터 전송
슬레이브는 명령에 따라 데이터를 응답
데이터는 LSB(Least Significant Bit)부터 전송
🔹 1-Wire 통신 방식
✅ 비트 전송 방식
- 데이터 라인은 풀업 저항을 통해 고전압 상태로 유지됨
- 마스터와 슬레이브는 시간 차이를 이용해 0 또는 1 비트를 전송함
라이브러리 포팅(TM -> HAL)
1-wire 통신을 사용하기 위해서 라이브러리를 사용할 건데 TM 라이브러리 이기 때문에 HAL 라이브러리로 바꾼 소스를 포팅할 것이다.
1. 에러 고치기
처음 포팅 실행 시 에러가 많이 나기 때문에 하나 씩 해결해줄 것이다.
1) Lib 폴더생성
2) Inc, Src 폴더생성 후 파일 옮기기
3) 문제 1 - #include 경로 지정
4) 문제 2 - oneWire.h에서 gpio.h 오류
#include "main.h" 로 변경해줌
5) 문제 3 - config 오류
freeRTOS 0으로 설정, temp 핀 설정해주기, 타이머 생성
2. 타이머 설정
라이브러리를 사용하기위해서는 72MHZ에서 1us tick을 생성해야 한다.
타이머 생성 원리
-
클럭 입력
MCU에는 크리스탈 오실레이터(crystal oscillator)나 세라믹 레조네이터(ceramic resonator)를 통해 정해진 주파수의 클럭 신호가 입력됩니다.
현재 사용하고 있는 MCU의 기준 클럭은 8MHz이다. 따라서 1초에 8,000,000번의 클럭이 발생한다. -
프리스케일러 설정
클럭 주파수가 너무 빠르기 때문에 타이머가 너무 자주 오버플로우(overflow)되는 것을 방지하기 위해 프리스케일러를 설정합니다.
- 프리스케일러는 입력 클럭을 분주하여 타이머가 카운터할 속도를 줄인다.
- 프리스케일러 값이 10000-1 이면 입력클럭 주파수가 8MHz / 10000 = 800Hz로 감소
- 카운터 설정
- 타이머는 설정된 프리스케일러로 분주된 클럭에 따라 카운터 값을 증가시킨다.
- 카운터 값이 설정된 값에 도달하면 오버플로우되면서 인터럽트 발생
- 인터럽트 발생
- 설정된 카운터 값에서 오버플로우가 발생하면 타이머 인터럽트가 발생하고, 원하는 작업을 수행한다.
예시) 인터럽트를 1초마다 발생하게 세팅하기
기준 클럭 = 8MHz = 80000000 Hz
prescaler = (10000 - 1) : 카운터 1을 올리는데 걸리는 단계
카운터 = (800 - 1) : 카운터가 0 ~ 799까지 갔다가 0으로 돌아오는 시간 1초
타이머 설정) 72MHz 발생시키고 클럭을 1us tick 으로 맞추기
crystal/ceramic Resonator 설정(클럭 생성기)
클럭 생성기를 통해 기존클럭 8MHz에서 72MHz로 클럭을 바꾼다.
위처럼 클럭을 72MHz로 설정을 해준다.(HSE에서 9배수로 바꿔줌)
프리스케일러: (72-1)로 입력클럭을 분주 시켜 1,000,000Hz로 감소, 즉 1us마다 타이머값이 1 증가됨
카운터 : 0xFFFF (최대값 , 65535)에 오버플로우가 나도록 설정
3. Ds18b20_Init() 사용
4. 온도센서 동작 확인
Temperature 온도값이 나오는 것을 확인 할 수 있다
이를 fnd에 표현하기를 시도했지만 fnd가 깜빡거리면서 보이기 때문에 오류를 수정할 예정이다
/* USER CODE BEGIN 2 */
fnd_init(&hspi2);
//HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
Ds18b20_Init();
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
Ds18b20_ManualConvert();
digit4_temper((int)ds18b20[0].Temperature*10,10000);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}