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細談各種單線式通訊介面(Single-Wire Interface)
 

【作者: 賴惠君】   2022年01月25日 星期二

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單線式通訊介面(Single-Wire Interface,SWI)主要目的在於節省控制接腳,還可以因此減少連接端子及線材等費用,或利用特殊包裝避免產品被抄襲或竄改。Microchip有多種單線式通訊介面產品,下文將會針對UNI/O®、Single-Wire及Atmel SWI來介紹其特色及闡述當中的資料傳送方式。


首先是UNI/O,主要應用於串列式EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)。透過曼徹斯特碼編碼技術(Manchester Encoding Techniques)將資料與時脈結合於同一條訊號線(SCIO)上,並用半雙工方式將輸入與輸出時間隔開,以達至雙向通訊。


例如︰EEPROM中型號11AA010,就是運用UNI/O通訊技術,更多資訊可參考:


https://www.microchip.com/en-us/product/11AA010。其中特殊包裝有TO-92及SOT23(見圖一),這兩種包裝較常見於電晶體,而UNI/O訊號格式及波型定義(見圖二),訊號波形由Hi到Low為邏輯0,Low到Hi為邏輯1,透過開集極的方式將資料輸入或讀取出來。




其次是Single-Wire I/O Powered,此介面進一步將電源與訊號結合,透過單一隻SI/O腳傳送,在訊號為Hi期間儲存電能,供後續運作使用,達到只需兩隻腳(SI/O、GND)就能完成通訊及電源供給目的。通訊框架格式類似I2C(見圖三),但資料0及1的展示方法不同,每個波型都有包含部分高電位,達到蓄電功能(見圖四),更可透過並聯方式(見圖五)增加儲存容量。


例如︰EEPROM中型號AT21CS01,就是運用Single-Wire,其中特殊包裝有XSFN及SOT23,可用於墨水夾等沒有插電的配件(見圖六):


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






最後是Atmel Single-Wire Interface(SWI),此通訊格式主要應用於CryptoAuthentication系列。這類產品大多用於儲存密碼或金鑰,以及透過硬體加速加解密運算功能,並可搭配Saleae邏輯分析儀(Logic Analyzer)中的Atmel SWI來解碼(見圖七)。每一個位元由一至兩個脈衝組成(見圖八),邏輯1是一個脈衝,邏輯0則由兩個脈衝組成,其脈衝寬度必須符合各自IC的電氣規範。


例如︰ATECC608B特殊包裝有3-lead Contact(見圖九)


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


或 ATSHA206A特殊包裝有2 Pad VSFN(見圖十)


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






當然各項產品也有一些標準封裝,例如SOIC或DFN等常見包裝,本文主要提出較不常見的包裝供讀者們參考。以上就是對各種單線式通訊介面的波形、編碼解析及包裝的介紹。


如需了解更多有關單線式通訊及EEPROM,請參考官網連結如下︰


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


如需了解更多有關CryptoAuthentication密碼認證IC解決方案,請參考官網連結如下︰


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


本文作者為:主任應用工程師 賴惠君


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