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细谈各种单线式通讯介面(Single-Wire Interface)
 

【作者: 賴惠君】2022年01月25日 星期二

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单线式通讯介面(Single-Wire Interface,SWI)主要目的在于节省控制接脚,还可以因此减少连接端子及线材等费用,或利用特殊包装避免产品被抄袭或窜改。 Microchip有多种单线式通讯介面产品,下文将会针对UNI/O®、Single-Wire及Atmel SWI来介绍其特色及阐述当中的资料传送方式。


首先是UNI/O,主要应用于串列式EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)。透过曼彻斯特码编码技术(Manchester Encoding Techniques)将资料与时脉结合于同一条讯号线(SCIO)上,并用半双工方式将输入与输出时间隔开,以达至双向通讯。


例如︰EEPROM中型号11AA010,就是运用UNI/O通讯技术,更多资讯可参考:


https://www.microchip.com/en-us/product/11AA010。其中特殊包装有TO-92及SOT23(见图一),这两种包装较常见于电晶体,而UNI/O讯号格式及波型定义(见图二),讯号波形由Hi到Low为逻辑0,Low到Hi为逻辑1,透过开集极的方式将资料输入或读取出来。




其次是Single-Wire I/O Powered,此介面进一步将电源与讯号结合,透过单一只SI/O脚传送,在讯号为Hi期间储存电能,供后续运作使用,达到只需两只脚(SI/O、GND)就能完成通讯及电源供给目的。通讯框架格式类似I2C(见图三),但资料0及1的展示方法不同,每个波型都有包含部分高电位,达到蓄电功能(见图四),更可透过并联方式(见图五)增加储存容量。


例如︰EEPROM中型号AT21CS01,就是运用Single-Wire,其中特殊包装有XSFN及SOT23,可用于墨水夹等没有插电的配件(见图六):


https://www.microchip.com/en-us/product/AT21CS01






最后是Atmel Single-Wire Interface(SWI),此通讯格式主要应用于CryptoAuthentication系列。这类产品大多用于储存密码或金钥,以及透过硬体加速加解密运算功能,并可搭配Saleae逻辑分析仪(Logic Analyzer)中的Atmel SWI来解码(见图七)。每一个位元由一至两个脉冲组成(见图八),逻辑1是一个脉冲,逻辑0则由两个脉冲组成,其脉冲宽度必须符合各自IC的电气规范。


例如︰ATECC608B特殊包装有3-lead Contact(见图九)


https://www.microchip.com/en-us/product/ATECC608B


或 ATSHA206A特殊包装有2 Pad VSFN(见图十)


https://www.microchip.com/en-us/product/ATSHA206A






当然各项产品也有一些标准封装,例如SOIC或DFN等常见包装,本文主要提出较不常见的包装供读者们参考。以上就是对各种单线式通讯介面的波形、编码解析及包装的介绍。


如需了解更多有关单线式通讯及EEPROM,请参考官网连结如下︰


https://www.microchip.com/en-us/products/memory/serial-eeprom/single-wire-and-uniobus-serial-eeproms


如需了解更多有关CryptoAuthentication密码认证IC解决方案,请参考官网连结如下︰


https://www.microchip.com/en-us/products/security-ics/cryptoauthentication-family


本文作者为:主任应用工程师 赖惠君


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