【正文】 1Wire 搜索算法 Dallas Semiconductor的每片 1Wire174。器件都有唯一的 64位注冊碼它存儲在只讀存儲器 (ROM)中。在 1Wire網(wǎng)絡中注冊碼用于 1Wire主機對從機器件進行逐一尋址。如果 1Wire網(wǎng)絡中從機器件的 ROM 碼是未知的，可以通過搜索算法來找到此碼。本文不僅詳細地解釋了搜索算法，而且還提供了實現(xiàn)快速整合的例程該算法適用于任何具有 1Wire接口特性的現(xiàn)有產(chǎn)品及未來產(chǎn)品。 表 1 64 位唯一的 ROM 注冊碼 MSB 64位 ROM注冊碼 LSB 8位 CRC校驗碼 MSB LSB 48位序列號 MSB LSB 8位家族碼 MSB LSB 搜索算法 搜索算法采用的是二叉樹型結構，搜索過程沿各分節(jié)點進行，直到找到器件的 ROM碼即葉子為止；后續(xù)的搜索操作沿著節(jié)點上的其它路徑進行，按照同樣的方式直到找到總線上的所有器件代碼。 搜索算法首先通過復位 (Reset)和在線應答脈沖 (Presence Pulse)時隙將1Wire總線上的所 有器件復位；成功地執(zhí)行該操作后，發(fā)送 1個字節(jié)的搜索命令；搜索命令使 1Wire器件準備、就緒開始進行搜索操作。 搜索命令分為兩類標準搜索命令 (0F0H)用來搜索連接到網(wǎng)絡中所有器件；報警或有條件搜索命令 (0ECH)只用來搜索那些處于報警狀態(tài)下的器件 ， 這種方式縮小了搜索范圍，可以快速查找到所需要注意的器件。 搜索命令發(fā)出之后，開始實際的搜索過程。首先總線上的所有從機器件同時發(fā)送 ROM 碼 (也叫注冊碼 )中的第一位 (最低有效位 )(參見 圖 1)。 與所有的 1Wire通信一樣無論是讀取數(shù)據(jù)還是向從機器件寫數(shù)據(jù)，都由 1Wire主機啟動每一位操作。按照 1Wire的特性，當所有從機器件同時應答主機時，結果相當于全部發(fā)送數(shù)據(jù)位的邏輯 AND； 從機發(fā)送其 ROM碼的第一位后，主機啟動下一位操作、接著從機發(fā)送第一位數(shù)據(jù)的補碼；從兩次讀到的數(shù)據(jù)位可以對 ROM碼的第一位做出幾種判斷 (參見表 2)。 按照搜索算法的要求， 1Wire主機必須向總線上的從機發(fā)回一個指定位；如果從機器件中 ROM碼的當前位的值與該數(shù)據(jù)位匹配，則繼續(xù)參與搜索過程；若從機器件的當前位與之不匹配，則該器件轉換到等待狀態(tài)，并保持等待狀態(tài)直到下一個 1Wire復位信號到來。 其余 63位 ROM 碼的搜索依然按照這種‘讀兩位’、‘寫一位’的模式進行重復操作 (參見 表 3)。 表 2 檢索信息位 位 (實際值 ) 位 (補碼 ) 結論 0 0 從機 ROM碼中的當前位既有 0，也有 1；即存在差異 0 1 從機 ROM碼中的當前位均為 0。 1 0 從機 ROM碼中的當前位均為 1。 1 1 總線上沒有從機器件響應。 按照這種搜索算法進行下去，最終除了一個從機器件外所有從機將進入等待狀態(tài)，經(jīng)過最后一輪檢測，就可得到最后保留 (未進入等待狀態(tài) )器件的 ROM碼。在后續(xù)搜索過程中，選用不同的路徑 (或分 支 )來查找其它器件的 ROM碼。需要注意的是本文 ROM碼的數(shù)據(jù)位用第 1位 (最低有效位 )到第 64位 (最高有效位 )表示，而不是我們常用的那種第 0位到第 63位的模式；這樣設置允許將差異位置記數(shù)器初始值置為 0，為以后的比較提供了方便。 表 3 1Wire 主機和從機的搜索過程 主機 從機 1Wire 發(fā)出復位信號 產(chǎn)生在線應答脈沖。 寫搜索命令 (標準或報警 ) 從機準備搜索。 讀第 1 位的 AND 從機發(fā)送 ROM 碼的第 1 位。 讀第 1 位補碼的 AND 從機發(fā)送 ROM 碼的第 1 位的補碼。 寫第 1 位指 定位 (依照算法 ) 從機接收主機的指定位若所讀的位與 ROM碼的第 1 位不匹配，則進入等待狀態(tài)。 讀第 64 位的 AND 從機發(fā)送 ROM 碼的第 64 位。 讀第 64 位補碼的 AND 從機發(fā)送 ROM 碼的第 64 位的補碼。 寫第 64 位指定位 (依照算法 ) 從機接收主機的指定位若所讀的位與 ROM碼的第 64 位不匹配，則進入等待狀態(tài)。 從表 4 可以看出：如果所有總線上的器件在當前位具有相同值，那么只有一條分支路徑可選；總線上沒有器件響應的情況是一種異常狀態(tài)，可能是要查找的器件在 搜尋過程中與 1Wire 總線脫離。如果當前位既有 0也有 1，這種情況稱為位值差異，它對在后續(xù)搜索過程中查找器件起關鍵作用。搜索算法指定在第一輪查詢中若出現(xiàn)差異 (數(shù)據(jù)位 /補碼 = 0/0), 則選用‘ 0’路徑。注意：這一點是由本文檔中介紹的特定算法決定的，其它算法中或許首先選用‘ 1’路徑。記錄最后一次值差異的位置以供下一次搜索使用，表 3列出了出現(xiàn)值差異時路徑的選取情況。 表 4 搜索路徑方向 搜索位所在位置和 最后一次值差異所在位置的比較 路徑選取 = 采用路徑 1 采用與上次相同的路徑來自上次搜索到的 ROM 碼 ) 采用路徑 0 搜索算法計算還對最初 8位過程中出現(xiàn)的最后一次位差異保持跟蹤； 64位注冊碼的前 8位是家族碼，在器件的搜索過程中可以按照其家族碼進行分類。記錄家族碼的最后一次差異可以用于有選擇性地跳過 1Wire器件的整個分組。如需進行選擇性地搜索，可參考關于高級變量搜索的詳細解釋。 64位 ROM碼中包含 8位循環(huán)冗余校驗碼 (CRC)； CRC值用于驗證是否搜索到正確的 ROM碼注釋對實例中出現(xiàn)的符號進行了說明；在本文檔的源代碼附錄中也將用到這些專用符號。 注釋： id_bit—— 在位搜索中第一次讀 取的值，該位是搜索過程中所有應答器件的id_bit_number 位的邏輯 AND cmp_id_bit—— id_bit 位的補碼，該位是搜索過程中所有應答器件的id_bit_number位的補碼的邏輯 AND id_bit_number—— 記錄當前搜索是 1到 64位 ROM碼中哪一位的量 LastDeviceFlag—— 指明前一次搜索到的已是最后一個器件的標志位 LastDiscrepancy —— 位指針指明下次搜索從哪個值差異位開始 LastFamilyDiscrepancy—— 位指針。用來指明 LastDiscrepancy是否是在ROM碼中前 8位家族碼內和其位置 last_zero—— 上次被寫入 0的值差異位的位置 ROM_NO—— 記錄當前正在查找的 ROM，注冊碼的 8字節(jié)緩沖器 search_direction—— 位變量其值用來指明搜索方向具有此數(shù)據(jù)位規(guī)定值的所有器件繼續(xù)響應搜索操作其它器件轉入等待狀態(tài)直到下一次 1Wire復位搜 索算法通過對 LastDiscrepancy、 LastFamilyDiscrepancy、 LastDeviceFlag 和 ROM_NO 值 (參見表 4)的處理利用上述流程實現(xiàn)了兩個不同類 型的搜索操作；這兩個操作是搜索 1Wire 器件 ROM 碼的基礎。 FIRST ‘ FIRST’操作是搜索 1Wire總線上的第一個從機器件。該操作是通過將LastDiscrepancy、 LastFamilyDiscrepancy和 LastDeviceFlag置零，然后進行搜索完成的。最后 ROM碼從 ROM_NO 寄存器中讀出。若 1Wire總線上沒有器件，復位序列就檢測不到應答脈沖，搜索過程中止。 NEXT ‘ NEXT’操作是搜索 1Wire總線上的下一個從機器件；一般情況下此搜索操作是在‘ FIRST’ 操 作之后或上一次‘ NEXT’操作之后進行；保持上次搜索后這些值的狀態(tài)不變、執(zhí)行又一次搜索即可實現(xiàn)‘ NEXT’操作。之后從 ROM_NO寄存器中來讀出新一個 ROM碼。若前一次搜索到的是 1Wire上的最后一個器件，則返回一個無效標記FALSE，并且把狀態(tài)設置成下一次調用搜索算法時將是‘ FIRST’操作的狀態(tài)。 以下例舉了三個器件的搜索過程，為便于說明，設器件的 ROM碼只有 2位。 搜索實例 (為了簡化本例中省去了家族碼值差異位的記錄和跟蹤 ) FIRST ? LastDiscrepancy = LastDeviceFlag = 0 ? 執(zhí)行 1Wire復位操作并等待在線應答脈沖，若無在線應答脈沖則結束 ? id_bit_number = 1, last_zero = 0 ? 發(fā)送搜索命令 , 0F0H ? 讀第一個數(shù)據(jù)位 id_bit: 1 (器件 A) AND 0 (器件 B) AND 1 (器件 C) = 0 ? 讀第一個數(shù)據(jù)位的補碼 cmp_id_bit: 0 (器件 A) AND 1 (器件 B) AND 0 (器件 C) = 0 ? 由于 id_bit_number LastDiscrepancy， 設置 search_direction = 0, last_zero = 1 ? 發(fā)送當前值為 0的 search_direction 數(shù)據(jù)位 , 使器件 A與器件 C轉換到等待狀態(tài) ? id_bit_number 值增到 2 ? 讀第二個數(shù)據(jù)位 id_bit: 0 (器件 B) = 0 ? 讀第二個數(shù)據(jù)位的補碼 cmp_id_bit: 1 (器件 B) = 1 ? 由于數(shù)據(jù)位與其補碼不同設置， search_direction = id_bit ? 發(fā)送當前值為 0的 search_direction數(shù)據(jù)位，查找到器件 B的 ROM_NO值為‘ 00’、 并且是當前選擇 ? LastDiscrepancy = last_zero NEXT ? 1Wire主機執(zhí)行復位操作并等待在線應答脈沖，若無在線應答脈沖則結束 ? id_bit_number = 1, last_zero = 0 ? 發(fā)送搜索命令 ,0F0H ? 讀第一個數(shù)據(jù)位 id_bit: 1 (器件 A) AND 0