所有單總線器件要求遵循嚴格的通信協議，以保證數據的完整性。1-wire協議定義了幾種信號類型：復位脈沖、答應脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1時序。所有的單總線命令序列（初始化、ROM命令、功能命令）都由這些基本的信號類型組成。這些信號，除了應答脈沖外都是由主機發出同步信號，并且發出的所有命令和數據都是字節的低位在前。初始化時序包括主機發送的復位脈沖和從機發出的應答脈沖，主機通過拉低單總線至少480μs，以產生Tx復位脈沖：然后主機釋放總線，并進入Rx接收模式，當主機釋放總線時，總線由低電平跳變為高電平時產生一上升沿，單總線器件檢測到上升沿后，延時l5～60μs，接著單總線器件通過拉低總線60～240μs產生應答脈沖。主機接收到從機應答脈沖后，說明有單總線器件在線，然后主機就開始對從機進行ROM命令和功能命令操作。
    寫1、寫0和讀時序。在每一個時序中，總線只能傳輸一位數據。所有的讀/寫時序至少需要60μs，且每兩個獨立的時序之間至少需要1μs的恢復時間。讀/寫時序均起始于主機拉低總線。在寫時序中，主機拉低總線后保持至少60μs的低電平，則向單總線器仵寫0。單總線器件又在主機發出讀時序時才向主機傳送數據，所以當主機向單總線器件發出數據命令后，必須立即產生讀時序，以便單總線能傳輸數據。在主機發出讀時序之后，單總線器件才開始在總線上發送0或1，若單總線器件發送1，則保持總線高電平，若發送0，則拉低總線。單總線器件發送之后，保持有效時間，因而，主機在讀時序期間必須釋放總線，并且必須在15μs之內采樣總線狀態，從而接收到從機發送的數據。
    掛在單總線上的器件稱為單總線器件，其器件內具有控制、收／發、儲存等電路。為了區分不同的單總線器件，廠家生產單總線器件時要刻錄一個64位的二進制ROM代碼，標志著單總線器件的ID號。目前，單總線器件主要有數字溫度傳感器（如DS18820），A/D轉換器（如DS2450），門禁、身份識別器（如DS1990A），單總線控制器（如DSIWM）等。單總線器件的耗電量很小，從總線上“偷”一點電（空閑時為幾LiW，工作時為幾mW）存儲在片內的電容中就可正常工作，一般不用另附電源。最可貴的是，這些芯片在檢測點已把被測信號數字化了，因此在單總線上傳送的是數字信號，這使得系統的抗干擾性能好，可靠性高，傳輸距離遠。