MAXIM DS2431 User Manual
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概述
®
DS2431 是一款 1024 位 1-Wire
EEPROM 芯片，由
四个存储器页组成，每页 256 位。数据先被写入一个
8 字节暂存器中，经校验无误后复制到 EEPROM 存储
器。其特点在于，四个存储器页相互独立，可以单独
设置写保护或 EPROM 仿真模式，在 EPROM 仿真模
式下，所有位的状态只能从 1 变成 0。DS2431 通过一
根 1-Wire 总线进行通信。通信采用 Dallas
Semiconductor 标准的 1-Wire 协议。每个器件都有唯
一 的、不能更改的 64 位 ROM 地址码，该地址码由工
厂光刻写入芯片。在一个多点的 1-Wire 网络环境中，
该地址码用于对器件进行寻址。
应用
附件/PC 板识别
医疗传感器校准数据存储
模拟传感器校准，包括 IEEE-P1451.4 智能传感器
墨盒/碳粉打印盒识别
消费类产品的售后管理
典型工作电路
V
CC
R
PUP
DS2431
1024 位 1-Wire EEPROM
特性
1024 位 EEPROM 存储器，分为四页，每页 256
位。
独立的存储器页，可以永久写保护或设置成
EPROM 仿真模式(“写入 0”)。
通过切换点滞回与滤波，对噪声条件下的性能进
行优化。
IEC 1000-4-2 Level 4 ESD 保护(8kV 接触模式，
15kV 气隙放电模式)。
可在-40°C 至+85°C 温度范围，2.8V 至 5.25V 的
宽电压范围内进行读写操作。
按照 1-Wire 协议，在 15.4kbps 或 111kbps 速率
下使用单独数字信号与主机通信。
定购信息
PART TEMP RANGE PIN-PACKAGE
DS2431 -40°C to 85°C TO-92
DS2431/T&R -40°C to 85°C TO-92, tape & reel
DS2431P -40°C to 85°C TSOC
DS2431P/T&R -40°C to 85°C TSOC, tape & reel
DS2431X -40°C to 85°C CSP, tape & reel
引脚配置
µC
I/O
DS2431
GND
为了区分清楚，命令，寄存器，模式均为大写
1-Wire是 Dallas Semiconductor Corp.
本文是Maxim正式英文资料的译文，Maxim不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。请注意译文中可能存在文字组织或翻译错误，如需确认任何词语
的准确性，请参考Maxim提供的英文版资料。
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的一个注册商标。
。
081604
DS2431: 1024 位 1-Wire EEPROM
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
I/O Voltage to GND -0.5V, +6V
I/O Sink Current 20mA
Operating Temperature Range -40°C to +85°C
Junction Temperature +150°C
Storage Temperature Range -40°C to +85°C
Soldering Temperature See IPC/JEDEC J-STD-020A
Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only,
and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is
not implied. Exposure to the absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(V
= 2.8V to 5.25V, T
PUP
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
I/O PIN GENERAL DATA
1-Wire Pullup Resistance
Input Capacitance CIO (Notes 3, 4) 100 800 pF
Input Load Current I
High-to-Low Switching
Threshold
Input Low Voltage V
Low-to-High Switching
Threshold
Switching Hysteresis V
Output Low Voltage V
Recovery Time
(Notes 1,11)
Rising-Edge Hold-off Time t
Timeslot Duration (Note 1) t
I/O PIN, 1-WIRE RESET, PRESENCE DETECT CYCLE
Reset Low Time (Note 1) t
Presence Detect High
Time
Presence Detect Fall Time
(Notes 4, 14)
Presence Detect Low
Time
Presence Detect Sample
Time (Note 1)
= -40°C to +85°C.)
A
R
PUP
L
V
TL
IL
V
TH
HY
OL
t
REC
REH
SLOT
RSTL
t
PDH
t
FPD
t
PDL
t
MSP
(Notes 1, 2)
I/O pin at V
0.05 2.2 µA
PUP
0.3 2.2
kΩ
(Notes 4, 5, 6) 0.46 4.4 V
(Notes 1, 7) 0.3 V
(Notes 4, 5, 8) 1.0 4.9 V
(Notes 4, 5, 9) 0.21 1.70 V
At 4mA (Note 10) 0.4 V
Standard speed, R
Overdrive speed, R
PUP
PUP
= 2.2kΩ
= 2.2kΩ
Overdrive speed, directly prior to reset
pulse; R
PUP
= 2.2kΩ
Standard speed (Note 12) 0.5 5.0
Overdrive speed Not applicable (0)
Standard speed 65
Overdrive speed (Note 13) 9
5
2
5
µs
µs
µs
Standard speed, V
Standard speed (Note 12) 504 640
Overdrive speed, V
Overdrive speed (Note 13)
Standard speed, V
Standard speed (Note 13) 15 63
Overdrive speed (Note 13) 2
Standard speed, V
Standard speed 1.1 7
> 4.5V 480 640
PUP
> 4.5V 48 80
PUP
53 80
> 4.5V 15 60
PUP
> 4.5V 1.1 3.75
PUP
µs
µs
7
µs
Overdrive speed 1.1
Standard speed 60 240
Overdrive speed, V
Overdrive speed (Note 13) 8
Standard speed, V
> 4.5V 8 24
PUP
> 4.5V 64 75
PUP
26
Standard speed 70 75
µs
µs
Overdrive speed 8.1 10
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DS2431: 1024 位 1-Wire EEPROM
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
I/O PIN, 1-Wire WRITE
Write-0 Low Time (Note 1) t
Write-1 Low Time
(Notes 1, 15)
I/O PIN, 1-Wire READ
Read Low Time
(Notes 1, 16)
Read Sample Time
(Notes 1, 16)
EEPROM
Programming Current I
Programming Time t
(Endurance)
W0L
t
W1L
t
RL
t
MSR
PROG
PROG
N
CY
Standard speed 60 120
Overdrive speed (Note 13) 7 16
Standard speed 5
Overdrive speed 1
Standard speed 5
Overdrive speed 1
Standard speed
Overdrive speed
(Note 17) 1 mA
(Note 18) 12.5 ms
At 25°C 200k Write/Erase Cycles
At 85°C (worst case) 50k
µs
15 - ε
2 - ε
µs
15 - δ
2 - δ
t
+ δ
RL
t
+ δ
RL
15
2
µs
µs
---
Data Retention tDR At 85°C (worst case) 10 years
Note 1: System requirement.
Note 2: Maximum allowable pullup resistance is a function of the number of 1-Wire devices in the system and 1-Wire recovery times. The
Note 3:
Note 4: Guaranteed by design, simulation only. Not production tested.
Note 5: V
Note 6: Voltage below which, during a falling edge on I/O, a logic 0 is detected.
Note 7: The voltage on I/O needs to be less or equal to V
Note 8: Voltage above which, during a rising edge on I/O, a logic 1 is detected.
Note 9: After V
Note 10: The I-V characteristic is linear for voltages less than 1V.
Note 11: Applies to a single DS2431 attached to a 1-Wire line.
Note 12: The earliest recognition of a negative edge is possible at t
Note 13: Highlighted numbers are NOT in compliance with legacy 1-Wire product standards. See comparison table below.
Note 14: Interval during the negative edge on I/O at the beginning of a Presence Detect pulse between the time at which the voltage is
Note 15:
Note 16:
Note 17: Current drawn from I/O during the EEPROM programming interval. The pullup circuit on I/O during the programming interval
Note 18: Interval begins t
LEGACY VALUES DS2431 VALUES
MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX
t
SLOT
t
RSTL
t
PDH
t
PDL
t
W0L
1)
Intentional change, longer recovery time requirement due to modified 1-Wire front end.
specified value here applies to systems with only one device and with the minimum 1-Wire recovery times. For more heavily
loaded systems, an active pullup such as that found in the DS2482-x00, DS2480B, or DS2490 may be required.
Capacitance on the data pin could be 800pF when V
after V
80% of V
ε represents the time required for the pullup circuitry to pull the voltage on I/O up from V
δ represents the time required for the pullup circuitry to pull the voltage on I/O up from V
master.
should be such that the voltage at I/O is greater than or equal to Vpup(min). If Vpup in the system is close to Vpup(min) then a
low impedance bypass of Rpup which can be activated during programming may need to be added.
sequence. Interval ends once the device's self-timed EEPROM programming cycle is complete and the current drawn by the
device has returned from I
has been applied the parasite capacitance will not affect normal communications.
PUP
, VTH, and V
TL
TH
are a function of the internal supply voltage.
HY
is crossed during a rising edge on I/O, the voltage on I/O has to drop by at least VHY to be detected as logic '0'.
and the time at which the voltage is 20% of V
PUP
after the leading negative edge on IO for the last timeslot of the E/S byte for a valid Copy Scratchpad
WiLMIN
to IL.
PROG
is first applied. If a 2.2kΩ resistor is used to pull up the data line, 2.5µs
PUP
whenever the master drives the line low.
ILMAX
after VTH has been previously reached.
REH
.
PUP
to VTH.
IL
to the input high threshold of the bus
IL
PARAMETER STANDARD SPEED OVERDRIVE SPEED STANDARD SPEED OVERDRIVE SPEED
(incl. t
REC)
61µs (undef.) 7µs (undef.) 65µs1) (undef.) 9µs (undef.)
480µs (undef.) 48µs 80µs 504µs 640µs 53µs 80µs
15µs 60µs 2µs 6µs 15µs 63µs 2µs 7µs
60µs 240µs 8µs 24µs 60µs 240µs 8µs 26µs
60µs 120µs 6µs 16µs 60µs 120µs 7µs 16µs
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引脚说明
名称 功能
DS2431: 1024 位 1-Wire EEPROM
I/O
GND
N.C.
1-Wire 总线接口，漏级开路，需外接上拉电阻。
参考地
悬 空
说明
DS2431 包含 1024 位的 EEPROM，一个用户可最多读写 7 字节的 8 字节寄存器/控制页，并且在单一芯片中集成了
全功能 1-Wire 接口。每个 DS2431 都有一个出厂时利用激光光刻写入芯片的 64 位 ROM 地址码，以保证其绝对可溯
性。数据按照 1-Wire 协议串行传输，只需要一根数据线和返回地线。DS2431 有一个称为暂存器的附加存储区，在
向主存储器或寄存器页写入数据时用作缓存器。数据首先被写入暂存器，并可从这里读回。经过校验无误后，复制
暂存器命令将数据传送到最终存储器单元。DS2431 的应用包括附件/PC 板识别，医疗传感器校准数据存储，模拟传
感器校准，包括 IEEE-P1451.4 智能传感器，墨盒/碳粉打印盒识别，以及消费类产品的售后管理。
概述
图 1 中的结构框图说明了 DS2431 主控单元与存储器部分的关系。DS2431 包括四个主要数据部件：1）64 位光刻
ROM，2）64 位暂存器，3）四个 32 字节 EEPROM 页，4）64 位寄存器页。1-Wire 协议的层次结构见图 2 所示，
主机必须首先发送如下七条 ROM 操作命令中的一条：1) Read ROM，2) Match ROM，3) Search ROM，4) Skip
ROM，5) Resume，6) Overdrive-Skip ROM，7) Overdrive-Match ROM。当以标准速度执行完 Overdrive ROM 命
令后，器件进入高速模式，所有后续通信均以高速模式进行。与 ROM 操作命令有关的协议说明见图 9。成功地执行
了 ROM 操作命令后，就可以进行存储器操作，主机可发出四条存储器操作命令中的任一条。与存储器操作命令有关
的协议说明见图 7。所有数据读写时，都是低位在前。
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图 1. 结构框图
DS2431: 1024 位 1-Wire EEPROM
PARASITE POWER
I/O
图 2. 1-Wire 协议层次结构图
DS2431 Command Level:
1-Wire ROM Function
Commands (see Figure 9)
Function Control
Memory
Function
Control Unit
CRC16
Generator
Data Memory
4 Pages of
256 bits each
Register Page
64 bits
Available
Commands:
Read ROM
Match ROM
Search ROM
Skip ROM
Resume
Overdrive Skip
Overdrive Match
1-Wire
64-bit
Lasered ROM
DS2431
64-bit
Scratchpad
Data Field
Affected:
64-bit Reg. #, RC-Flag
64-bit Reg. #, RC-Flag
64-bit Reg. #, RC-Flag
RC-Flag
RC-Flag
64-bit Reg. #, RC-Flag, OD-Flag
64-bit Reg. #, RC-Flag, OD-Flag
DS2431-specific
Memory Function
Commands (see Figure 7)
Write Scratchpad
Read Scratchpad
Copy Scratchpad
Read Memory
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64-bit Scratchpad, Flags
64-bit Scratchpad
Data Memory, Register Page
Data Memory, Register Page
DS2431: 1024 位 1-Wire EEPROM
64 位光刻 ROM
每个 DS2431 都有唯一一个 64 位 ROM 代码，其中前 8 位是一个 1-Wire 家族码，中间 48 位是唯一的序列号，最后
8 位是前 56 位的 CRC（循环冗余校验）码。详见图 3 所示。1-Wire CRC 校验码通过一个包括移位寄存器和异或门
的多项式发生器产生，如图 4 所示。该多项式为：X
考
应用笔记
27。
8
+ X5 + X4 + 1。有关 Dallas 1-Wire CRC 校验码的更多信息请参
移位寄存器初始化时被清 0。然后从家族码的最低有效位开始，每次移入一位。当家族码的最后一位被移入后，再移
入序列号。当序列号的最后一位也被移入时，移位寄存器的值即为 CRC 码的值。继续移入 8 位 CRC 码后，移位寄
存器所有位归 0。
图 3. 64 位光刻 ROM
MSB LSB
8-Bit
CRC Code
48-Bit Serial Number
8-Bit Family
Code (2Dh)
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
图 4. 1-Wire CRC 发生器
Polynomial = X8 + X5 + X4 + 1
STAGE
0
X
st
1
1
X
nd
2
STAGE
2
X
rd
3
STAGE
STAGE
3
X
th
4
STAGE
4
X
th
5
STAGE
5
X
th
6
STAGE
6
X
INPUT DATA
th
7
STAGE
7
X
th
8
8
X
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DS2431: 1024 位 1-Wire EEPROM
图 5.存储器映像
ADDRESS RANGE TYPE DESCRIPTION PROTECTION CODES
0000h to 001Fh R/(W) Data Memory Page 0
0020h to 003Fh R/(W) Data Memory Page 1
0040h to 005Fh R/(W) Data Memory Page 2
0060h to 007Fh R/(W) Data Memory Page 3
0080h1) R/(W) Protection Control Byte
Page 0
0081h1) R/(W) Protection Control Byte
Page 1
0082h1) R/(W) Protection Control Byte
Page 2
0083h1) R/(W) Protection Control Byte
Page 3
0084h1) R/(W) Copy Protection Byte 55h or AAh: Copy Protect 0080:008Fh, and
0085h R Factory byte. Set at
Factory.
0086h R/(W) User Byte/Manufacturer ID
0087h R/(W) User Byte/Manufacturer ID
0088h to 008Fh N/A Reserved
1)
一旦被设置为 AAh 或 55h，该地址将变为只读。可以被设为其它任意值，但不能对该地址起到写保护作用，也不激
活任何功能。
55h: Write Protect P0; AAh: EPROM mode
P0; 55h or AAh: Write Protect 80h
55h: Write Protect P1; AAh: EPROM mode
P1; 55h or AAh: Write Protect 81h
55h: Write Protect P2; AAh: EPROM mode
P2; 55h or AAh: Write Protect 82h
55h: Write Protect P3; AAh: EPROM mode
P3; 55h or AAh: Write Protect 83h
any write-protected Pages
AAh:Write Protect 85h, 86h, 87h;
55h: Write Protect 85h, unprotect 86h, 87h
存储器
数据存储器和寄存器位于一个线性地址空间，如图 5 所示。数据存储器和寄存器对读操作没有限制。DS2431 的
EEPROM 阵列共有 18 行，每行 8 字节。前 16 行被等分为 4 个存储器页（每页 32 字节），这 4 页为主数据存储
器。可以通过设置寄存器行中相应的保护字节将每一页单独设置成开放（无保护），写保护，或 EPROM 模式。最
后两行包括保护寄存器和保留字节。寄存器行包括 4 个保护控制字节，1 个复制保护字节，1 个工厂预置字节，和两
个用户/厂商 ID 字节。厂商 ID 可以是客户要求的标识码，用于帮助应用软件识别与 DS2431 有关的产品。要设置并
注册一个定制的厂商 ID 请与工厂联系。最后一行为将来的应用所保留。未定义读/写功能，不能使用这些操作。
除主 EEPROM 阵列之外，还包含一个 8 字节易失暂存器。向 EEPROM 阵列写入数据包括两个步骤。首先，数据先
写到暂存器，然后被复制到主存储器阵列。这就允许用户在将数据复制到主存储器阵列前先对数据进行校验。器件
仅支持整行（8 字节）复制操作。为保证复制操作中暂存器的数据有效，写暂存器命令提供的地址必须开始于一行的
边界处，而且暂存器必须写入 8 个完整的字节。
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DS2431: 1024 位 1-Wire EEPROM
保护控制寄存器决定执行写暂存器命令时输入数据如何被加载到暂存器。保护控制寄存器设置为 55h（写保护）时，
输入的数据被忽略，位于目标地址的主存储器数据被加载到暂存器。保护控制寄存器设置为 AAh（EPROM 模式）
时，输入数据与目标地址的主存储器数据进行逻辑与，计算结果被加载到暂存器。保护控制寄存器的其它任意设置
值使相关存储器页处于不限制写操作的开放状态。保护控制字节设置成 55h 或 AAh 时，该字节自身也受写保护。保
护控制字节设置成 55h 并不阻止复制操作。这就允许被写保护的数据在器件内部进行刷新（即用当前数据重新编
程）。
复制保护字节用于更高的安全级别，仅应在其它所有保护控制字节，用户字节，写保护页被设置成最终值后才被使
用。如果复制保护字节置为 55h 或 AAh，将阻止所有试图向寄存器行和用户字节行复制的操作。此外，所有试图向
写保护的主存储器页复制的操作（即刷新）也被阻止。
地址寄存器和传输状态
DS2431 使用 3 个地址寄存器:TA1，TA2，以及 E/S（见图 6）。这些寄存器在许多其它 1-Wire 器件中都很常见，但
用法与 DS2431 略有不同。寄存器 TA1 和 TA2 必须加载进行数据写入或读出的目标存储器地址。寄存器 E/S 是一个
只读的传输状态寄存器，用来校验写操作命令的输入数据完整性。ES 的 E2:E0 位加载写暂存器命令所输入的 T2:T0
位，每输入一个数据字节加 1。这实际上是一个 8 字节暂存器内部的字节结束偏移计数器。E/S 寄存器的第 5 位，称
作 PF，如果暂存器数据因掉电或主机发送的数据未能按要求填满整个暂存器而无效，该位被置为逻辑 1。为了使写
入暂存器数据有效，T2:T0 位必须为 0，而且主机必须发送完整 8 个字节数据。第 3，4，6 位没有定义功能；读数总
为 0。E/S 寄存器的最高位，称为 AA 或授权许可，作为指示暂存器数据已被复制到目标存储器地址的标志位，向暂
存器中写入数据将清除此位。
图 6. 地址寄存器
Bit # 7 6 5 4 3 2 1 0
Target Address (TA1) T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0
Target Address (TA2) T15 T14 T13 T12 T11 T10 T9 T8
Ending Address with
Data Status (E/S)
(Read Only)
AA 0 PF 0 0 E2 E1 E0
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