所有单总线器件要求遵循严格的通信协议，以保证数据的完整性。1-wire协议定义了几种信号类型：复位脉冲、答应脉冲、写0、写1、读0和读1时序。所有的单总线命令序列（初始化、ROM命令、功能命令）都由这些基本的信号类型组成。这些信号，除了应答脉冲外都是由主机发出同步信号，并且发出的所有命令和数据都是字节的低位在前。初始化时序包括主机发送的复位脉冲和从机发出的应答脉冲，主机通过拉低单总线至少480μs，以产生Tx复位脉冲：然后主机释放总线，并进入Rx接收模式，当主机释放总线时，总线由低电平跳变为高电平时产生一上升沿，单总线器件检测到上升沿后，延时l5～60μs，接着单总线器件通过拉低总线60～240μs产生应答脉冲。主机接收到从机应答脉冲后，说明有单总线器件在线，然后主机就开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。
    写1、写0和读时序。在每一个时序中，总线只能传输一位数据。所有的读/写时序至少需要60μs，且每两个独立的时序之间至少需要1μs的恢复时间。读/写时序均起始于主机拉低总线。在写时序中，主机拉低总线后保持至少60μs的低电平，则向单总线器仵写0。单总线器件又在主机发出读时序时才向主机传送数据，所以当主机向单总线器件发出数据命令后，必须立即产生读时序，以便单总线能传输数据。在主机发出读时序之后，单总线器件才开始在总线上发送0或1，若单总线器件发送1，则保持总线高电平，若发送0，则拉低总线。单总线器件发送之后，保持有效时间，因而，主机在读时序期间必须释放总线，并且必须在15μs之内采样总线状态，从而接收到从机发送的数据。
    挂在单总线上的器件称为单总线器件，其器件内具有控制、收／发、储存等电路。为了区分不同的单总线器件，厂家生产单总线器件时要刻录一个64位的二进制ROM代码，标志着单总线器件的ID号。目前，单总线器件主要有数字温度传感器（如DS18820），A/D转换器（如DS2450），门禁、身份识别器（如DS1990A），单总线控制器（如DSIWM）等。单总线器件的耗电量很小，从总线上“偷”一点电（空闲时为几LiW，工作时为几mW）存储在片内的电容中就可正常工作，一般不用另附电源。最可贵的是，这些芯片在检测点已把被测信号数字化了，因此在单总线上传送的是数字信号，这使得系统的抗干扰性能好，可靠性高，传输距离远。