1-wire协议、高精度数字温度芯片M601 M1601 M1820系列应用问题解答

M601、M1601、M1820系列是1-wire协议通信的高精度数字模拟混合信号温度传感芯片。M601为体温芯片，最高测温精度为±0.1℃@+28°C~+43°C，达到医疗应用级别；M601Z、M1601Z、M1820Z最高测温精度为±0.1℃@0°C~+50℃；M601W、M1601W、M1820W最高测温精度为±0.1℃@+20℃~+70℃；M601P、M1601P、M1820P最高测温精度为±0.1℃@-20℃~+30℃；另有M601B、M1601B、M1820B最高测温精度为±0.5℃@0°C~+50℃；用户无需进行校准。

温度芯片感温原理基于CMOS半导体PN节温度与带隙电压的特性关系，经过小信号放大、模数转换、数字校准补偿后，数字总线输出，具有精度高、一致性好、测温快、功耗低、可编程配置灵活、寿命长等优点。

温度芯片内置16-bit ADC，分辨率0.004°C，具有-70°C到+150°的超宽工作范围；有唯一64位ID序列号，在出厂前经过100%测试校准，根据温度误差特性进行校准系数拟合，芯片内部自动进行补偿计算。为了简化系统应用，芯片的ID搜索、测温数据内存访问、功能配置等均基于数字单总线协议指令，上位机微处理器只需要一个GPIO端口便可进行读写访问。

数字单总线作为传感器的通信接口，有着很多明显优势：
    - 1-500个多传感节点串联采集，可寻址组网；
    - 传输距离远，16Kbps速率下可达数百米；
    - 只需要电源、数字、地三线， 成本低；
    - MCU适用性广，一个GPIO连接即可。

芯片内置非易失性EEPROM存储单元，用于保存芯片ID号、高低温报警阈值、温度校准修正值以及用户自定义信息，如传感器节点编号、位置信息等。M601系列另有ALERT报警指示引脚，便于用户扩展硬件报警应用。

M601、M1601、M1820系列可替代PT100/PT1000，广泛应用在智能穿戴、电子体温计、动物体温检测、医疗电子、冷链物流/仓储、智能家居、热表气表水表等领域。

针对客户在使用M601、M1601、M1820系列过程中出现的常见问题，敏源特进行如下梳理，以方便客户使用。

1.VDD GND接纽扣电池正负，DQ接GPIO，其他Alert等引脚悬空是否OK？
建议用一个GPIO给温度IC供电，这样零待机功耗，也可以当硬件Reset使用。Alert引脚若不需要使用时必须悬空，其他引脚可以悬空或接地处理均可。

2.上电后需要对DQ进行配置操作吗？
DQ引脚无需配置。与M601、M1601、M1820单总线接口连接的MCU的GPIO必须是双向，输出配置为OD（开漏）输出。DQ线经过2kΩ-10kΩ的上拉电阻与VDD相连。

3.芯片测试温度响应时间需要多长？
温度IC本身测温转换时间可配置为4ms/5.5ms/10.5ms，时间越长，内部滤波效果越好，精度越高，单总线通信约1-2ms。所以最终产品热稳定时间的关键在导热设计。

4.芯片测温转换时间4ms/5.5ms/10.5ms怎么配置？
芯片内部有一个配置寄存器，通过重复性位域设置。重复性越高，精度越高，但转换时间也越长。对于体温测量，建议选择高重复性设置，对应的转换时间是10.5ms。

5.芯片采样频率是否可设置？如何设置？
周期性采样模式采样频率可通过配置寄存器的MPS(Measure Per Second)位设置，有0.5，1，2，4和10次/秒5种选择。也可以上位机通过不同延时单次测量实现。请注意采样频率是指芯片内部测温平均次数，不是实际的测温转换时间。

6.采样频率能设置0.01Hz，10Hz和20Hz吗？
能设置10Hz，不能设置0.01Hz和20Hz。但可以用单次测量命令，用软件定时实现，极限频率更高。

7.如何用软件延时实现单总线通讯时序？
用示波器对照，调整单总线时序各时间参数，以满足单总线协议规范。为简化测试，最好对ResetPresence，Write0，Write1 和Read bit单独调试。

8.如何观察单总线通讯读DQ的时间？
把Readbit例程中的读DQ，临时改为写DQ为0。在不接单总线芯片的情况下，用示波器观察Readbit的时序脉冲。

9.读温经常出现异常值（对应39.996/40.00），如何避免？
这种属于通信异常，推荐加入presence响应检测机制，CRC校验机制，确保出现问题时可以先排查是硬件问题还是软件问题导致。如果presence都无法响应成功，优先考虑是否硬件连接出现了问题。
通常读取scratchpad后需进行CRC校验以确保读数正确。如果CRC校验不通过，优先考虑时序优化是否完善。如果需要从根本上杜绝，可以通过进一步优化时序，增加裕度来避免；
偶尔通信异常，CRC校验不过，剔除就可以。
若硬件出现问题，出现DQ断路，读温易出现39.996（对应原始数据0xFFFF）。
出现短路，若DQ与GND短路则读温会出现40.00（对应原始数据0x0000）。
若无presence响应，读温易出现39.996（对应原始数据0xFFFF）。
具体检测机制详见例程驱动。

10.单总线通信DQ的GPIO口引脚模式如何选择？
一般情况下，优先推荐将DQ的GPIO口模式设置为开漏输出模式(Open-Drain)，推荐参考我们的应用例程（M601 M1601 M1820 1-wire例程）；但是如果使用的是长线缆（超过50m）驱动温度芯片，由于长线缆的寄生电容较大，建议将DQ的GPIO设置为PP（Push-pull）模式，这时推荐使用参考例程（M601 M1601 M1820 MTS01 1-Wire-长线缆应用例程）。

更多问题详见产品FAQ资料，或咨询：sales@mysentech.com。