1-Wire Bus Haberleşme Protokolü

1-Wire Bus Haberleşme Protokolü Detaylı İncelemesi

1-Wire, 1980'lerin sonunda Dallas Semiconductor (günümüzde Analog Devices / Maxim Integrated) tarafından geliştirilmiş, senkron olmayan (yarı çift yönlü - half-duplex), tek veri hattı üzerinden hem besleme hem de haberleşme sağlayan özel bir seri veriyolu protokolüdür. En popüler kullanım alanı DS18B20 sıcaklık sensörleri, iButton kimlik doğrulama anahtarları ve EEPROM bellek entegreleridir.

1. Donanım Mimarısı ve Parazitik Besleme (Parasite Power)

1-Wire protokolü donanım seviyesinde sadece tek bir dijital veri hattı (DQ) ve ortak bir GND hattı gerektirir:

• DQ (Data Line): Hem veri iletiminin yapıldığı hem de cihazın şarj edildiği çift yönlü hat.
• GND (Ground): Ortak toprak referans hattı.

2. 64-Bit Unik ROM Adresi ve Arama Algoritması

1-Wire veriyoluna teorik olarak sınırsız sayıda ikincil (Slave) cihaz bağlanabilir. Master cihazın hedef elemanı ayırt edebilmesi için fabrika çıkışlı olarak her 1-Wire çipine kazınmış (laser-etched) 64-bit benzersiz bir ROM adresi bulunur:

3. Zamanlama (Timing Slots) ve Haberleşme Dizilimi

1-Wire'da saat (SCLK) hattı olmadığı için zamanlama son derece kritiktir. Tüm haberleşme mikrosaniye (µs) seviyesindeki darbe (pulse) uzunluklarıyla yürütülür:

• Reset ve Presence Pulse: Master hattı en az 480 µs LOW seviyesine çeker. Hat serbest kaldığında bağlı Slave cihazlar varlıklarını kanıtlamak için hattı 60-240 µs boyunca LOW tutarlar.
• Write 1 Slot: Master hattı 1-15 µs arası LOW yaptıktan sonra hemen serbest bırakır.
• Write 0 Slot: Master hattı 60-120 µs boyunca LOW seviyesinde tutar.
• Read Slot: Master hattı 1-2 µs LOW yapıp bırakır, ardından 15 µs içerisinde Slave'in hatta sürdüğü seviyeyi örnekler.

4. Bare-Metal & Gömülü Sistem Örnekleri (DS18B20 Sıcaklık Okuma)

Aşağıdaki örnekte OneWire ve DallasTemperature kütüphaneleri kullanılarak hattaki DS18B20 sensöründen sıcaklık verisi okuma işlemi gösterilmektedir:

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// 1-Wire Veri Pini (DQ)
#define ONE_WIRE_BUS 4

// OneWire ve DallasTemperature Nesnelerini Başlat
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("1-Wire DS18B20 Tarama Başlatılıyor...");

  sensors.begin(); // 1-Wire Veriyolunu Başlat
  
  // Hatta Bağlı Cihaz Sayısını Bul
  int deviceCount = sensors.getDeviceCount();
  Serial.printf("Veriyolunda Bulunan Cihaz Sayısı: %d\n", deviceCount);
}

void loop() {
  // Sıcaklık Dönüştürme İsteği Gönder (Convert T Command - 0x44)
  sensors.requestTemperatures();

  // 0 İndeksli İlk Sensörün Sıcaklığını Oku
  float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);

  if (tempC != DEVICE_DISCONNECTED_C) {
    Serial.printf("Sıcaklık: %.2f °C\n", tempC);
  } else {
    Serial.println("Hata: DS18B20 Sensörü Okunamadı!");
  }

  delay(2000);
}
Kopyala

5. 1-Wire vs I2C vs SPI Karşılaştırması