Тема часов на микросхеме DS1307 довольно актуальна — это простое, но в то же время интересное устройство. Кроме того, оно может реально пригодиться. Но описывать отдельно микросхему смысла нет, поэтому я решил собрать себе подобное устройство, заодно рассказать о том, какие шишки набил при этом. Сам процесс разработки и сборки буду описывать, по мере прохождения некоторых этапов готовности девайса.

Update 17.10.2015
Вначале это была серия статей, целью которых было рассказать про создание устройства с нуля до состояния готовности, но внезапно у меня появилась аллергия на все что называется «часы», поэтому я слил все в одну статью. Устройство закончено на 99.9%, (осталось закрутить винты), но сделать это ой как не просто 🙂 Как только аллергия пройдет появится окончательная фотка.

Начнем с того, что пока нам ничего не известно про ds1307 кроме того, что с ее помощью делают часы. Поэтому качаем документацию, на эту микросхему и читаем список «вкусностей», которыми она обладает. Итак, из первого абзаца в целом понятно, что она обладает низким энергопотреблением, информация передается по I2C, можно узнать дату и время, 12 и 24 часовой формат, автоматическая подстройка даты. Но самое интересное это схема (TYPICAL OPERATING CIRCUIT).

Курим даташит и пытаемся разобраться что к чему. Идем слева направо, CPU — микроконтроллер (то есть наша atmega), два резистора, написано pull up — значит подтягивающие (можно взять по 10к), кварц на 32768Гц, сама микросхема и батарейка. Выход SQW/OUT может дрыгаться с частотой 1Hz, 4kHz, 8kHz, 32kHz, пока нам это не интересно. Пожалуй, этой информации пока достаточно, хочется уже чего нибудь накодить 🙂

Создаем проект в CodeVision, в разделе I2C находим ds1307 и включаем его в проект. Хорошо бы еще выводить куда нибудь информацию, например на LCD и пара кнопок не помешает.

Все что нужно это LCD настроить на порт D и три кнопки с подтяжкой на вход. Далее нужно вывести на LCD время, для этого заглянем в мануал CodeVision и возьмем оттуда пример. Оказывается все просто — есть функция устанавливающая время:
rtc_set_time(3,0,0); //установить 03:00:00

т.е. после вызова данной функции в переменных h, m, s будут находиться часы(h), минуты(m) и секунды(s). Осталось вывести их на экран. Уж это мы умеем делать)
Итоговый код будет выглядеть так:

#include #include #include #include // Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port= 0x12 ; PORTD #endasm #include char lcd_buf[ 33 ] ; void main(void ) { char hour, min, sek; PORTC= 0x07 ; DDRC= 0x00 ; // I2C Bus initialization i2c_init() ; rtc_init(0 , 0 , 0 ) ; // LCD module initialization lcd_init(16 ) ; rtc_set_time(3 , 0 , 0 ) ; while (1 ) { rtc_get_time(& hour,& min,& sek) ; lcd_clear() ; lcd_gotoxy(0 , 0 ) ; sprintf (lcd_buf, "%2d:%02d:%02d\n " , hour, min, sek) ; lcd_puts(lcd_buf) ; delay_ms(500 ) ; } ; }

#include #include #include // Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x12 ;PORTD #endasm #include char lcd_buf; void main(void) { char hour,min,sek; PORTC=0x07; DDRC=0x00; // I2C Bus initialization i2c_init(); // DS1307 Real Time Clock initialization rtc_init(0,0,0); // LCD module initialization lcd_init(16); rtc_set_time(3,0,0); while (1) { rtc_get_time(&hour,&min,&sek); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); sprintf(lcd_buf,"%2d:%02d:%02d\n",hour,min,sek); lcd_puts(lcd_buf); delay_ms(500); }; }

Собираем и тестируем в протеусе:

Схема и прошивка

Продолжим модернизировать нашу прошивку. Начнем со следующей задумки: у DS1307 есть выход SQW/OUT, который может генерировать несколько частот. Если настроить этот выход на 1Гц, и подать этот сигнал на вход внешнего прерывания, то получится, что раз в секунду 1307 будет дергать «за хвост» нашу atmega8. Для меги это будет сигналом к тому, что пора обновлять время. Это позволит не нагружать микроконтроллер постоянным обновлением времени, информация о текущем времени будет обновляться ровно раз в секунду.

Добавим в проект внешнее прерывание по низкому уровню (low level) на ножке Int1 и включим подтяжку. Выход DS1307 настроим на частоту 1Гц. Кстати, читать мануалы полезно, нашел интересную особенность — подтягивающие резисторы на ножках SCL, SDA должны быть 3,3k — 4,7k. Учтем это.

Получившийся код будет выглядеть так:

interrupt [ EXT_INT1] void ext_int1_isr(void ) { time_flag= 1 ; }

interrupt void ext_int1_isr(void) { time_flag=1; }

В прерывании выставляем флаг, разрешающий вывод времени, в основном цикле, если флаг выставлен, то показываем время, если не выставлен ничего не делаем.

if (time_flag== 1 ) { rtc_get_time(& hour,& min,& sek) ; lcd_gotoxy(0 , 0 ) ; sprintf (lcd_buf, "%02d:%02d:%02d\n " , hour, min, sek) ; lcd_puts(lcd_buf) ; }

if(time_flag==1) { rtc_get_time(&hour,&min,&sek); lcd_gotoxy(0,0); sprintf(lcd_buf,"%02d:%02d:%02d\n",hour,min,sek); lcd_puts(lcd_buf); }

Теперь перейдем к следующему вопросу, на сколько эффективно использовать sprintf? Чтобы не разводить пустых разговоров, приведу 2 куска кода, которые выполняют одно и тоже — выводят информацию о времени на дисплей.

Первый вариант, уже нам известный:

sprintf (lcd_buf, "%02d:%02d:%02d\n " , hour, min, sek) ; lcd_puts(lcd_buf) ;

sprintf(lcd_buf,"%02d:%02d:%02d\n",hour,min,sek); lcd_puts(lcd_buf);

Согласитесь просто в использовании и наглядно. Теперь вариант номер 2:

lcd_putchar(hour/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(hour% 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(":" ) ; lcd_putchar(min/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(min% 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(":" ) ; lcd_putchar(sek/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(sek% 10 + 0x30 ) ;

lcd_putchar(hour/10+0x30); lcd_putchar(hour%10+0x30); lcd_putchar(":"); lcd_putchar(min/10+0x30); lcd_putchar(min%10+0x30); lcd_putchar(":"); lcd_putchar(sek/10+0x30); lcd_putchar(sek%10+0x30);

Не очень наглядно, но разобраться можно. Как мы их будем сравнивать? Делается это очень просто — запускаем отладчик AVR STUDIO и смотрим количество тактов затраченных на их выполнение. Итак, «барабанная дробь», результаты… Первый кусок кода выполнялся 16 466 тактов, что равносильно 2 058,25 мкс, при рабочей частоте в 8МГц, для второго куска кода эта цифра составила 12 278 тактов или 1 534,75 мкс. Согласитесь, снизить время выполнения, а значит и разгрузить микроконтроллер на ~25% достаточно весомая причина, чтобы не использовать sprintf. Выкидываем sprintf из нашего проекта, в след за ним можно выкинуть stdio.h и lcd_buf.

Некрасиво, когда в основном цикле мешанина из кода, поэтому вывод информации можно засунуть в функцию. В основном цикле останется

while (1 ) { if (time_flag== 1 ) { show_time() ; //показать информацию о текущем времени } } ;

while (1) { if(time_flag==1) { show_time(); //показать информацию о текущем времени } };

Объявление самой функции будет выглядеть так:

void show_time() { rtc_get_time(& hour,& min,& sek) ; lcd_gotoxy(0 , 0 ) ; lcd_putchar(hour/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(hour% 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(":" ) ; lcd_putchar(min/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(min% 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(":" ) ; lcd_putchar(sek/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(sek% 10 + 0x30 ) ; time_flag= 0 ; }

void show_time() { rtc_get_time(&hour,&min,&sek); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putchar(hour/10+0x30); lcd_putchar(hour%10+0x30); lcd_putchar(":"); lcd_putchar(min/10+0x30); lcd_putchar(min%10+0x30); lcd_putchar(":"); lcd_putchar(sek/10+0x30); lcd_putchar(sek%10+0x30); time_flag=0; }

Теперь в нашу прошивку, нужно добавить вывод даты. Установка даты, производится следующей функцией:

rtc_set_date(6,13,10,13); //6- день недели, 13 - день, 10 - месяц, 13 - год

rtc_get_date(&week_day,&day,&month,&year); //день недели, день, месяц, год

Вывод даты можно организовать, пока что в основном цикле, рядом со временем, полный исходный код получился такой:

#include // I2C Bus functions #asm .equ __i2c_port= 0x18 ; PORTB .equ __sda_bit= 0 .equ __scl_bit= 1 #endasm #include // DS1307 Real Time Clock functions #include // Alphanumeric LCD functions #include char hour= 0 , min= 0 , sek= 0 , day= 0 , month= 0 , year= 0 , week_day= 0 ; bit time_flag= 0 ; char menu= 0 ; // External Interrupt 1 service routine interrupt [ EXT_INT1] void ext_int1_isr(void ) { time_flag= 1 ; } void show_time() { rtc_get_time(& hour,& min,& sek) ; rtc_get_date(& week_day,& day,& month,& year) ; lcd_gotoxy(0 , 0 ) ; lcd_putchar(hour/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(hour% 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(":" ) ; lcd_putchar(min/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(min% 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(":" ) ; lcd_putchar(sek/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(sek% 10 + 0x30 ) ; lcd_gotoxy(0 , 1 ) ; lcd_putchar(day/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(day% 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar("/" ) ; lcd_putchar(month/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(month% 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar("/" ) ; lcd_putchar(year/ 10 + 0x30 ) ; lcd_putchar(year% 10 + 0x30 ) ; time_flag= 0 ; } void main(void ) { PORTC= 0x0F ; DDRC= 0x00 ; PORTD= 0x08 ; DDRD= 0x00 ; // I2C Bus initialization i2c_init() ; // DS1307 Real Time Clock initialization // Square wave output on pin SQW/OUT: On // Square wave frequency: 1Hz rtc_init(0 , 1 , 0 ) ; // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: On // INT1 Mode: Low level GICR|= 0x80 ; MCUCR= 0x00 ; GIFR= 0x80 ; // LCD module initialization lcd_init(16 ) ; rtc_set_time(12 , 0 , 0 ) ; rtc_set_date(6 , 13 , 10 , 13 ) ; #asm("sei") while (1 ) { if (time_flag== 1 ) { show_time() ; } } ; }

#include // I2C Bus functions #asm .equ __i2c_port=0x18 ;PORTB .equ __sda_bit=0 .equ __scl_bit=1 #endasm #include // DS1307 Real Time Clock functions #include // Alphanumeric LCD functions #include char hour=0,min=0,sek=0,day=0,month=0,year=0,week_day=0; bit time_flag=0; char menu=0; // External Interrupt 1 service routine interrupt void ext_int1_isr(void) { time_flag=1; } void show_time() { rtc_get_time(&hour,&min,&sek); rtc_get_date(&week_day,&day,&month,&year); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putchar(hour/10+0x30); lcd_putchar(hour%10+0x30); lcd_putchar(":"); lcd_putchar(min/10+0x30); lcd_putchar(min%10+0x30); lcd_putchar(":"); lcd_putchar(sek/10+0x30); lcd_putchar(sek%10+0x30); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putchar(day/10+0x30); lcd_putchar(day%10+0x30); lcd_putchar("/"); lcd_putchar(month/10+0x30); lcd_putchar(month%10+0x30); lcd_putchar("/"); lcd_putchar(year/10+0x30); lcd_putchar(year%10+0x30); time_flag=0; } void main(void) { PORTC=0x0F; DDRC=0x00; PORTD=0x08; DDRD=0x00; // I2C Bus initialization i2c_init(); // DS1307 Real Time Clock initialization // Square wave output on pin SQW/OUT: On // Square wave frequency: 1Hz rtc_init(0,1,0); // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: On // INT1 Mode: Low level GICR|=0x80; MCUCR=0x00; GIFR=0x80; // LCD module initialization lcd_init(16); rtc_set_time(12,0,0); rtc_set_date(6,13,10,13); #asm("sei") while (1) { if(time_flag==1) { show_time(); } }; }

Результат:

Схема и прошивка:

Перейдем к организации меню. Самый главный вопрос состоял в том, как оно все должно выглядеть, т.е. нужно было сформулировать техническое задание(т.з.).
Мне хотелось, чтобы это были отдельные экраны:
-главный экран;
-экран настройки времени;
-экран настройки даты;
-экран настройки будильника.

При этом обойтись четырьмя кнопками — вверх, вниз, влево, вправо. Переход между экранами должен осуществляться кнопками вверх и вниз. Настройка производится на соответствующем экране. Применяемый микроконтроллер atmega8. Вот такое примитивное т.з.

То что размер кода будет достаточно большой было понятно изначально. При этом нужно было его разбить на логически связанные части. С частями все понятно — обработка одного экрана одна часть кода. Поэтому начал с того, что основной цикл разбил на четыре части, переключения между которыми производится оператором switch. Внутрь засунул функции — пустышки. Кнопки 0(вверх) и 3(вниз) порта C позволяют изменить переменную menu. Таким образом мы скачем между менюшками. Но пока такая прошивка еще работать не могла, ибо функции еще не определены.

while (1 ) { switch (menu) { case 0 : show_time() ; break ; case 1 : set_time() ; break ; case 2 : set_date() ; break ; case 3 : set_alarm() ; break ; } } ;

while (1) { switch(menu) { case 0: show_time(); break; case 1: set_time(); break; case 2: set_date(); break; case 3: set_alarm(); break; } };

Следующий шаг определение этих функций, изначально я нарисовал статичные названия, вроде lcd_puts(«Set time»); функции получились, такими.

void set_alarm() { ////////просмотр настроек будильника lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("Set alarm"); } void set_time() { ////////просмотр настроек времени lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("Set time"); }

Теперь это уже была рабочая прошивка, в которой можно было переключаться между менюшками и смотреть статичные надписи. Настало время оживить эти надписи. С главным экраном проблем не было, вывод времени/даты аналогичен предыдущему уроку.

Встал следующий вопрос: как организовать сам процесс настройки? Поразмыслив, мне показалась интересной следующая идея: переходим кнопками вверх/вниз в интересующее нас меню, нажимаем вправо, появляется курсор, говорящий нам о том, что идет процесс настройки. Кнопками вверх/вниз мы изменяем величину, влево/вправо скачем курсором между настраиваемыми параметрами. Когда курсор находится под последним параметром, повторное нажатие кнопки вправо позволяет выйти из настройки. Курсор при этом скрывается, что говорит о том что мы вышли из настройки и можем снова переключаться между менюшками.

Но есть небольшие проблемы, например, кнопка вверх должна изменять параметры и при этом, переключать следующий экран. Т.е. логику кнопок внутри одного экрана, пришлось разделить. Из за этого код здорово разросся. Например, на экране будильника, вводим подпрограмму настройки(sub_alarm), соответственно кнопки внутри подпрограммы обрабатываются одним образом, а вне другим.

void set_alarm() //Функция обработки будильника { //режим отображения меню настроек будильника if(sub_alarm==0) { if(PINC.0==0) //кнопка вверх - смена экрана меню { menu=0; ..... } } //подменю настройки будильника if(sub_alarm==1) { if(PINC.0==0) //кнопка вверх - увеличить величину { a_hour++; .... } }

Есть еще такой момент, когда зашли в подменю настройки одна и таже кнопка (возьмем опять в качестве примера кнопку вверх), может менять часы, а может минуты. Поэтому была введена еще одна переменная subProgram.
Например:

if(PINC.0==0) //кнопка вверх { if(subProgram==1) //subProgram=1 - изменяем часы { a_hour++; ... } if(subProgram==2) //subProgram=2 - изменяем минуты { a_min++; ... } if(subProgram==3) //subProgram=3 изменяем флаг будильника { ... } }

Единственное о чем стоит упомянуть это спецсимвол, который выводится на главном экране, когда будильник включен.

Пример взят из примеров в папке CodeVision\examples\lcd char.

typedef unsigned char byte; //переопределяем тип flash byte char_table[ 8 ] = { //рисуем свой символ 0b10000000 , 0b10000100 , 0b10001110 , 0b10001110 , 0b10001110 , 0b10011111 , 0b10100100 , 0b11000000 } ; // function used to define user characters void define_char(byte flash * pc, byte char_code) { byte i, address; address= (char_code<< 3 ) | 0x40 ; for (i= 0 ; i< 8 ; i++ ) lcd_write_byte(address++,* pc++ ) ; } void main(void ) { byte i, address; lcd_init(16 ) ; define_char(char_table, 0 ) ; //Грузим символ в лсд while (1 ) { lcd_putchar(0 ) ; //выводим символ на дисплей }

typedef unsigned char byte; //переопределяем тип flash byte char_table={ //рисуем свой символ 0b10000000, 0b10000100, 0b10001110, 0b10001110, 0b10001110, 0b10011111, 0b10100100, 0b11000000}; // function used to define user characters void define_char(byte flash *pc,byte char_code) { byte i,address; address=(char_code<<3)|0x40; for (i=0; i<8; i++) lcd_write_byte(address++,*pc++); } void main(void) { byte i,address; lcd_init(16); define_char(char_table,0); //Грузим символ в лсд while(1) { lcd_putchar(0); //выводим символ на дисплей }

Рисовать можно символ 5х7, единичка — пиксел закрашен, ноль — не закрашен. Получился символ колокольчика.

Прошивка

Следующий шаг, это продумывание внешнего вида устройства. В моем представлении это будет жк экран и четыре кнопки на лицевой части, внутри будет печатная плата на которой будут все остальные элементы. Питание будет от блока питания, аналогично тому что сделан из китайской зарядки.

Начнем с печатной платы, для этого требуется программа, которая позволяет рисовать печатки. Существует множество подобных программ: P-cad, Altium, Sprint layout… Мне нравится Альтиум, только потому, что для него куча готовых библиотек с элементами, ибо тратить время на набивку собственной библиотеки элементов, на мой взгляд не дело. Общий смысл всех подобных программ одинаков — сначала рисуется электрическая схема.

В трассировщике все элементы уже знают, какой с каким должен соединяться, благодаря электрической схеме.

Остается только удобно расположить элементы и соединить их проводниками.

DS1307 – часы реального времени с последовательным интерфейсом, поддерживают. Часами можно управлять, используя микроконтроллер Atmega128 или другой МК, который имеет последовательный двухпроводной интерфейс. DS1307 подключается напрямую к двум портам I/O микроконтроллера, а двухпроводной интерфейс обеспечивается драйверами низкого уровня, которые описываются в разделе.

Основными характеристиками DS1307 являются: низкая потребляемая мощность, полный BCD часы/календарь и 56 байт энергонезависимой памяти SRAM. Адрес и данные передаются последовательно через двухпроводную двунаправленную шину. Часы/календарь выдают следующую информацию: секунды, минуты, часы, дни, месяцы и годы. Конец месяца автоматически устанавливается для тех месяцев, в которых менее 31 дня. Имеется поправка на високосный год. Часы работают в 24-часовом или 12-часовом формате с индикатором AM/PM. DS1307 имеет встроенную схему контроля питания, которая обнаруживает ошибки питания и автоматически переключается на батарейное питание.

DS1307 работает как «ведомое» устройство на последовательной шине. Для доступа к нему нужно установить состояние START и передать следом за адресом регистра идентификационный код устройства. К следующим регистрам можно обращаться последовательно, пока не установлено состояние STOP. Состояния START и STOP генерируются драйверами низкого уровня.

DS1307 имеет двухпроводную шину, подключённую к двум выводам порта I/O МК: SCL – PD0, SDA – PD1. Напряжение VDD равно 5В, схема использует кварцевый (часовой) резонатор с частотой 32.678 кГц.

В процессе передачи данных, при переходе линии тактового сигнала в высокое состояние, линия данных должна оставаться стабильной. Изменения состояния линии данных в тот момент, когда тактовая линия находится в высоком состоянии, будут пониматься как управляющие сигналы.

В соответствии с этим должны быть оговорены следующие условия:

Начало передачи данных. Изменение состояния линии данных при переходе из высокого в низкое, в то время как тактовая линия находится в высоком состоянии, определяется как состояние START.

Остановка передачи данных. Изменение состояния линии данных при переходе из низкого в высокое, в то время как тактовая линия находится в высоком состоянии, определяется как состояние STOP.

Действительные данные. Состояние линии данных соответствует действительным данным тогда, когда после условия START линия данных стабильна во время высокого состояния тактового сигнала. Данные на линии должны быть изменены во время низкого состояния тактового сигнала. Один тактовый импульс на один бит данных.

Рис. 2.40. Передача данных по последовательной двухпроводной шине

Каждая передача данных начинается при наступлении состояния START и прекращается при наступлении состояния STOP. Количество байт данных переданных между состояниями START и STOP не ограничено и определяется «ведущим» устройством. Информация передаётся побайтно, и каждый приём подтверждается девятым битом.

Подтверждение приёма. Каждое приёмное устройство, при обращении к нему, вынуждено генерировать подтверждение приёма после получения каждого байта. «Ведущее» устройство должно генерировать дополнительные тактовые импульсы, которые ставятся в соответствие битам подтверждения. Если сигнал подтверждения приёма находится в высоком состоянии, то по приходу тактового импульса бита подтверждения, подтверждающее приём устройство должно переводить линию SDA в низкое состояние. Конечно, должны учитываться время установки и время удержания. «Ведущее» устройство должно сигнализировать об окончании передачи данных «ведомому» устройству, прекращая генерацию бита подтверждения, при получении от «ведомого» тактового импульса подтверждения приёма. В этом случае, «ведомый» должен перевести линию данных в низкое состояние, чтобы позволить «ведущему» генерировать условие STOP.

На рис. 2.40 показано завершение передачи данных по двухпроводной линии. В зависимости от состояния бита R/-W, возможны два типа передачи:

1. Режим «ведомого» приемника (режим записи в DS1307): последовательные данные и такты получены через SDA и SCL соответственно. После передачи каждого байта передаётся подтверждающий бит (рис.2.40). Состояния START и STOP понимаются как начало и конец последовательной передачи. Распознавание адреса выполняется аппаратно после приема адреса «ведомого» и бита направления. Байт адреса является первым байтом, принимаемым после возникновения состояния START, генерируемого «ведущим». Байт адреса содержит семь битов адреса DS1307, равных 1101000, сопровождаемых битом направления (R/#W), который для записи равен 0 (рис. 2.40а). После приёма и декодирования байта адреса DS1307 выдаёт подтверждение на линию SDA. После подтверждения DS1307 адреса «ведомого» и бита записи, «ведущий» передает адрес регистра DS1307. Тем самым будет установлен указатель регистра в DS1307. Затем «ведущий» начнет передавать каждый байт данных с последующим приёмом подтверждения получения каждого байта. По окончании записи «ведущий» сформирует состояние STOP, для прекращения передачи данных.

2. Режим «ведомого» передатчика (режим чтения из DS1307): Первый байт принимается и обрабатывается как в режиме «ведомого» приёмника. Однако в этом режиме бит направления укажет, что направление передачи изменено. Последовательные данные передаются DS1307 по SDA, тактовые импульсы - по SCL. Состояния START и STOP понимаются как начало и конец последовательной передачи (рис. 2.40). Байт адреса является первым байтом, принимаемым после возникновения состояния START, генерируемого «ведущим». Байт адреса содержит семь битов адреса DS1307, равных 1101000, сопровождаемых битом направления (R/-W), который для чтения равен 1. После приёма и декодирования байта адреса DS1307 принимает подтверждение с линии SDA. Тогда DS1307 начинает передавать данные с адреса, на который показывает указатель регистра. Если указатель регистра не записан перед инициализацией режима чтения, то первым прочитанным адресом является последним адрес, сохранённый в указателе регистра. DS1307 должен послать бит «неподтверждения», чтобы закончить чтение (рис. 2.40б).

Схема подключения DS1307 к МК Atmega128 приведена на рис. 2.41, где кнопки SA1 и SA2 предназначены для начальной настройки часов.

Рис. 2.41. Подключение схемы DS1307 микроконтроллеру по интерфейсу IIC (шина TWI)

Контрольные вопросы

1. В чем отличие RISC –процессора от CISC-процессор?

2. В чем преимущества аккумуляторной архитектуры от архитектуры с регистрами общего назначения?

3. Что значит команды с фиксированной разрядностью? Дайте разъяснение.

4. Перечислите периферийные устройства МК и приведите примеры их использования.

5. Назначение отладочных средств. Что дает программисту использования отладчиков?

6. На какие линии делятся МК фирмы Atmel? В чем их отличие.

7. Где используются МК сверхмалым энергопотреблением?

8. Какие меры принимаются для снижения энергопотребления фирмами-разработчиками?

Глава III. Лабораторный практикум по микроконтроллерам семейства AVR фирмы ATMEL

Лабораторный практикум предназначен для изучения студентами специальностей 22.01.00, 23.03.00 и 23.05 всех форм обучения основных принципов построения и программирования, цифровых систем управления и обработки данных и является частью учебно-методических разработок по дисциплинам «Микропроцессорные системы», «Микропроцессорные устройства систем управления», «Микропроцессорные системы управления», «Машинно-ориентированные языки программирования». Приведенные в практикуме лабораторные работы позволят получить практические навыки по разработке аппаратного, алгоритмического и программного обеспечения микроконтроллерных систем управления и обработки данных.

В настоящем лабораторном практикуме наряду с описаниями лабораторных работ приводятся основные справочные и теоретические положения по теме выполняемой работы или ссылки на соответствующий материал данного учебного пособия, необходимый при подготовке и выполнении работы, а также контрольные вопросы, которые позволяют оценить степень подготовленности к работе.

Все работы проводятся на учебно-лабораторном стенде УЛС-ATmega8535, разработанным автором по единой схеме «Получение задания [Анализ задания [ Разработка алгоритма решения задачи [ Разработка и отладка программного обеспечения на отладчике AVR Studio 4 [ Программирование реальной системы с использованием PonyProg2000[Проверка работоспособности и демонстрации реальной системы [ Составление и защита отчета».

Отличительными особенностями стенда являются:

· универсальность;

· возможность подключения различных типов датчиков и исполнительных устройств;

· возможность использования современных аппаратно–программных средств отладки и программирования микроконтроллеров в реальных условиях;

Эффективность использования УЛС в учебном процессе определяется:

1. Универсальностью стенда, т.к. стенд позволяет посредством коммутации перестраивать структуру стенда для решения различных задач, что даст возможность на одном стенде проводить большое количество лабораторных работ (более 30);

2. Повышением эффективности проведения занятий, так как отладкапрограммного обеспечения стенда производится на отладчике AVR Studio 4, a программирование реального МК производится с использованием аппаратно-программных средств PonyProg2000;

3. Возможностью решения поставленных задач по схеме «Получение задания [Анализ задания [ Разработка алгоритма решения задачи [ Разработка и отладка программного обеспечения на отладчике AVR Studio 4 [ Программирование реальной системы с использованием PonyProg2000[Проверка работоспособности и демонстрации реальной системы [ Составление и защита отчета» с использованием реальных микроконтроллеров и современных аппаратно–программных средств отладки и программирования микроконтроллерных систем управления и обработки данных.

4. Получением дополнительных навыков по работе с различными периферийными устройствами (системами индикации на основе ЖКИ, интерфейсами UART, SPI, IIC и RS-232) и т.д.;

5. Возможностью разработки собственных вариантов лабораторных работ.

Принципиальная схема УЛС и расположение элементов на печатной плате приведены на рисунках 3.1 и 3.2.

Основные элементы УЛС следующие:

1. Кнопка включения напряжения питание SB9 (В качестве источника питания стенда используется блок питания компьютера +5В, что обеспечивает безопасность работы на стенде).

2. Светодиод HL17 индицирует наличие напряжения +5В.

3. . Микросхема D1 - микроконтроллер Atmega8535 семейства AVR, производства фирмы ATMEL, 8-восьмиразрядный, с тактовой частотой от 0 до 16 МГц. В своем составе имеет – Flash-память программ 8 Кбайт, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 512 байт, 512 байт EEPROM (электрически перепрограммируемая память), два 8-разрядных и один 16-разрядный таймеры/счетчики, 8-канальный 10-битный АЦП (а налого-ц ифровой п реобразователь), программируемый последовательный интерфейс UART, последовательные интерфейсы SPI и I2C.

4. Жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) LCD, подключенный к микроконтроллеру через параллельный порт (8 линий данных и 3 линии управления, разъемы Х8 и Х11 соответственно). ЖКИ дает возможность наглядно устанавливать (посредством кнопок настройки часов) и отображать текущее время и результаты работы АЦП.

5. Кнопки SB1, …, SB8 и светодиодные индикаторы HL1- HL8, предназначены для имитации дискретных сигналов ввода.

6. Линейка индикации дискретных сигналов вывода, реализованной на светодиодах HL9- HL16.

7. Резисторы переменного сопротивления R20, R21 для имитации датчиков угла поворота (задающее устройство в системах управления) или для формирования входного аналогового сигнала АЦП.

8. Кнопки-имитаторы внешних сигналов запроса прерывания S16, S17.

Урок 17

Часть 1

Часы реального времени DS1307

Продолжаем занятия по программированию МК AVR .

И сегодня мы познакомимся с очень хорошей микросхемой DS1307 . Данная микросхема представляет собой часы реального времени (real time clock или RTC ).

Также, благодаря тому, что общение микроконтроллера с данной микросхемой будет происходить с применением интерфейса I2C , мы ещё лишний раз на деле закрепим тему программирования данной шины.

Данная микросхема представлена компанией Dallas , вот её распиновка и основные технические характеристики

Здесь мы видим, что есть у нас ножки SDA и SCL, назначение которых мы очень прекрасно знаем из . Также есть ножки X1 и X2 для подключения кварцевого резонатора на 32768 Гц, ножки питания — VCC и GND, выход для импульсов продолжительностью 1 секунда либо другой частоты в зависимости от настроек определенных регистров, а также плюсовой контак для батарейки, которая подключается для поддержания хода часов в момент отключения основного питания. Отрицательный контакт данной батарейки мы подключаем к общему проводу питания.

Также мы видим, что данная микросхема исполняется в планарных и DIP-корпусах.

Питаться данная микросхема может как и от 3 вольт, так и от 5 вольт.

Обращение к данной микросхеме по интерфейсу I2C происходит, в принципе, также. как и к микросхеме памяти, которую мы использовали на прошлом уроке. Конечно, будут свои нюансы, но об этом позже.

Так как данная микросхема у меня установлена в том же модуле, в котором установлена и микросхема EEPROM, а шина обмена у нас одна, то "узнавать" микросхема DS1307 о том, что обращаются именно к ней, будет, конечно, по адресу, который у неё другой, нежели у микросхемы EEPROM.

Вот диаграммы приёма и передачи данных микросхемы

Адрес, по которому мы будем обращаться к данной микросхеме, выделен синим.

В принципе. особой разницы с диаграммами микросхемы EEPROM мы на видим.

Ещё отличие в обращении будет в том, что адресация памяти будет уже однобайтная, так как ячеек памяти или регистров у данной микросхемы очень мало.

Вот что из себя представляют данные регистры

Назначение данных регистров:

00h — секунды. Секунды хранятся в двоично-десятичном виде. То есть в младших 4 битах хранятся единицы секунд, а в более старших трёх — десятки. Также есть бит SH — это бит запуска микросхемы.

01h — минуты. Хранятся аналогично.

02h — более универсальный регистр. Здесь хранятся часы. В четырех младших битах — единицы чаов, в следующих более старших двух — десятки, в следующем 6 бите — флаг того, после полудня сейчас время или до полудня, в 7 бите — режим хранения — 12- часовой или 24-часовой.

03h — день недели. Хранится в младших 3 битах, остальные биты не используются.

04h — здесь хранится день месяца, также в двоично-десятичном формате. В четыреё малдших битах — единицы, в двух следующих постарше — десятки, остальные биты не используются.

05h — номер месяца в году — хранится в двоично-десятичном формате точно также, как и часы.

06h — номер года, причём не полный четырёхзначный, а только двузначный. В младших четырех битах — единицы, в старших — десятки.

Вот этими семью регистрами мы и будем пользоваться. Последний регистр предназначен для конфигурирования частоты импульсов на импульсном выходе микросхемы, это делается в младших двух битах регистра. по умолчанию он будет 1 гц частотой, нам этого достаточно, чтобы помигать двоеточием, поэтому мы не будем пользоваться данными битами. Биты SOWE и OUT также применяются для настройки и включения формирователя даннх квадратных импульсов.

Проект для работы с данной микросхемой был создан обычным образом с именем MyClock1307 , файлы, связанные с EEPROM оттуда убраны, а добавлены файлы RTC.c и RTC.h .

#ifndef MAIN_H_

#define MAIN_H_

#define F_CPU 8000000UL

#include

#include

#include

#include

#include

#include "usart.h"

#include "twi.h"

#include "RTC.h"

#endif /* MAIN_H_ */

В главном файле MyClock1307.c создадим глобальные переменные для хранения показаний времени, даты и дня недели и после этого полное содержание после удаления всего лишнего в нём будет вот таким

#include "main.h"

unsigned char sec , min , hour , day , date , month , year ;

int main ( void )

I2C_Init ();

USART_Init (8);

While (1)

От прошлого кода останется лишь инициализация I2C и USART.

Теперь нам надо как-то вообще запустить микросхему. Если микросхема новая, либо никогда не использовалась, либо кто-то специально для каких-то целей изменил значение бита CH, то она ещё не "ходит".

Ну, вообще, как только мы установим все значения в регистрах микросхемы, так она и запустится и наши часы пойдут.

Подключение или схема использована также вся из прошлого занятия, то есть время смотреть мы будем посредством шины USART в терминальной программе.

Поэтому, собственно, используя наши знания предыдущего занятия, напишем писать функцию установки времени.

Первым делом мы, само собой, передадим условие СТАРТ

//Устанавливаем время

I2C_StartCondition ();

Затем передаём адрес с битом записи 0

I2C_StartCondition ();

I2C_SendByte (0b11010000);

Перейдём на адрес 0, а значит к той части памяти, где расположен самый первый регистр

I2C_SendByte (0b11010000);

I2C_SendByte (0); //Переходим на 0x00

Прежде чем писать какие-то значения в регистры микросхемы, мы вспомним, что числа мы сначала должны преобразовать в двоично-десятичный формат, который будет удобен для регистров. Для этого мы зайдём в файл RTC.c и такую функцию и напишем. Она будет очень лёгкой и в объяснении не нуждается

unsigned char RTC_ConvertFromBinDec ( unsigned char c )

{

unsigned char ch = (( c /10)<<4)|( c %10);

return ch ;

}

Ну и также давайте напишем и функцию обратного типа, переводящую число из двоично-десятичного формата в десятичный. С помощью неё мы, наоборот, будем считанные показания времени преобразовывать в вид, удобный нашему восприятию (ЧПИ — человеко-понятный интерфейс)

unsigned char RTC_ConvertFromDec ( unsigned char c )

{

unsigned char ch = (( c >>4)*10+(0b00001111& c ));

return ch ;

}

Здесь также всё придельно ясно, мы сдвигаем вправо старшую тетраду байта, умножаем её на десять и прибавляем младшую тетраду (старшую отмаскировываем нулями)

Напишем прототипы данных функций в файле RTC.c

#include "main.h"

unsigned char RTC_ConvertFromDec ( unsigned char c ); //перевод двоично-десятичного числа в десятичное

unsigned char RTC_ConvertFromBinDec ( unsigned char c );

Программатор, модуль RTC DS1307 с микросхемой памяти и переходник USB-TTL можно приобрести здесь:

Программатор (продавец надёжный) USBASP USBISP 2.0

Смотреть ВИДЕОУРОК (нажмите на картинку)

Post Views: 7 354

DS1307 ещё называют RTC (Real Time Clock). Данная микросхема представляет из себя часы реального времени и календарь. Связь с микросхемой осуществляется по интерфейсу I 2 C. Её преимущество в том, что она работает (считает время) при выключенном основном питании от резервного источника питания в 3 вольта (например, от батареики типа CR3022). Но в DS1307 есть один недостаток: в ней нет проверки на правильность введённых данных. Для работы с микросхемой потребуется минимальный обвес: кварц на 32768Hz, батарея на 3 вольта и два резистора на 4,7кОм. Схема подключения DS1307:

Работа с DS1307 в BASCOM-AVR

Для начала работы с микросхемой необходимо сконфигурировать порты, к которым подключена микросхема, для этого воспользуемся командой Config :
Config Sda = (Порт микроконтроллера к которому подключена нога SDA микросхемы DS1307)
Config Scl = (Порт микроконтроллера к которому подключена нога SCL микросхемы DS1307)
Например:
Config Sda = Portb.1
Config Scl = Portb.0

После конфигурации портов можно начать работать с микросхемой: считывать и записывать данные. Время и дату с микросхемы DS1307 можно считать так:

I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte &H00 I2cstart I2cwbyte &HD1 I2crbyte (переменная в которую запишем секунды) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем минуты) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем часы) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем номер дня недели) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем дату), Ack I2crbyte (переменная в которую запишем номер месяца) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем год) , Nack I2cstop

После чтения данных необходимо перевести их в десятичный формат, вот так:
(переменная секунд) = Makedec((переменная секунд))
(переменная минут) = Makedec((переменная минут))
(переменная часов) = Makedec((переменная часов))
(переменная дня недели) = Makedec((переменная дня недели))
(переменная даты) = Makedec((переменная даты))
(переменная месяца) = Makedec((переменная месяца))
(переменная года) = Makedec((переменная года))

Вот пример чтения времени и даты, а также перевод их в десятичный формат:

I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte &H00 I2cstart I2cwbyte &HD1 I2crbyte Seco , Ack I2crbyte Mine , Ack I2crbyte Hour , Ack I2crbyte Day , Ack I2crbyte Dat , Ack I2crbyte Month , Ack I2crbyte Year , Nack I2cstop Seco = Makedec(seco) Mine = Makedec(mine) Hour = Makedec(hour) Day = Makedec(day) Dat = Makedec(dat) Month = Makedec(month) Year = Makedec(year)

Данные считывать научились, теперь попробуем записывать данные в DS1307. Вот так:
(Переменная которую запишем) = Makebcd((Переменная которую запишем))
I2cstart
I2cwbyte &HD0
I2 cwbyte (Ячейка в которую запишем данные)
I2 cwbyte (Переменная которую запишем)
I2cstop

Обратите внимание, что командаMakebcd переводит переменную в двоично-десятичный формат. Номера и обозначения ячеек:

Вот пример записи переменной секунд:
Seco = Makebcd(seco)
I2cstart
I2cwbyte &HD0
I2cwbyte 0
I2cwbyte Seco
I2 cstop
Кстати, следует учесть, что при первом запуске DS1307 (например, при подключении батареи резервного питания) микросхема будет возвращать в секундах значение 80, это означает, что часы остановлены. Для их запуска запишите в секунды значение 1. Если DS1307 при чтении любых данных возвращает значение 255 или 168 это означает что, микросхема неправильно подключена, либо отсутствует батарея резервного питания.

Практическая работа с микросхемой DS1307

Теперь попробуем поработать с микросхемой DS1307 на практике: соберём простые часы с установкой времени с помощью кнопок. Для этого возьмём саму микросхему DS1307, микроконтроллер Attiny2313, LCD индикатор на контроллере HD44780 и несколько дискретных компонентов. Соберём простую схему:

И напишем простую программу, применяя полученные знания:

$regfile = "attiny2313.dat" $crystal = 4000000 Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.4 , Db5 = Portb.5 , Db6 = Portb.6 , Db7 = Portb.7 , E = Portb.3 , Rs = Portb.2 Config Lcd = 16 * 2 Config Pind.5 = Input Config Pind.4 = Input Config Sda = Portb.1 Config Scl = Portb.0 Dim Seco As Byte Dim Mine As Byte Dim Hour As Byte Initlcd Cls Cursor Off Do I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte &H00 I2cstart I2cwbyte &HD1 I2crbyte Seco , Ack I2crbyte Mine , Ack I2crbyte Hour , Nack I2cstop Seco = Makedec(seco) Mine = Makedec(mine) Hour = Makedec(hour) Locate 1 , 1 Lcd Hour ; ":" ; Mine ; ":" ; Seco ; " " If Pind.5 = 0 Then Incr Mine Mine = Makebcd(mine) I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte 1 I2cwbyte Mine I2cstop Waitms 100 End If If Pind.4 = 0 Then Incr Hour Hour = Makebcd(hour) I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte 2 I2cwbyte Hour I2cstop Waitms 100 End If Loop End

Обновлено 23.07.2018. Всем привет. Для работы с часами, в прошлой статье был рассмотрен интерфейс TWI, на который мы сегодня будем ссылаться. Ну что ж начнем. Данные часы являются TWI совместимыми, т.е. принцип обмена данными по шине будет таким же как мы и рассматривали.

На рисунке ниже представлено расположение выводов, описание, и сам вид наших часов или как далее будем их называть RTC (Real-time clock) — часы реального времени или генератор импульсов времени. Данный “девайс” DS1307 считает секунды, минуты, часы, день месяца, месяц, день недели и год вместе с високосными. Календарь действителен до 2100 года. Я думаю на наш век хватит:).

Как видно из описания имеется вход для аварийного питания от батареи, при отключенном внешнем питание. В этом режиме RTC поддерживает только свое основное назначение – отсчет времени, без внешних запросов. Напряжение питания батареи должно быть 2 – 3.5V. В техническом описание пишется что при заряде более 48 мА/ч, при температуре 25 град Цельсия, наша схема продержится около 10 лет. Более чем надо. На рисунке ниже представлена “таблеточка” CR2032 и крепление, которые будем использовать.

Теперь пройдемся по внешнему питанию. Рабочее напряжение часов 5В с небольшим диапазоном 4,5 -5,5В. Напряжение от батареи 3В(минимум 2, максимум 3,5В) Работа RTC делится на три режима по напряжению:

1. Vcc=5В – чтение, запись, отсчет;

2. Vcc= ниже 1,25*Vbat , но выше Vbat +0.2V — только отсчет батареи от внешнего питания.

3. Vcc ниже Vbat: RTC и ОЗУ переходит на питание от батареи. Потребление в активном состоянии 1,5 мА, от батареи 500-800нА.

Напряжение для передачи/приема информации:

Логический 0: -0.5В — +0.8В

Логическая 1: 2.2 В – Vcc+0.3В

Как и в прошлых постах попробуем запустить в Proteus. Отладим код. И перенесем все в железо. Ниже приведена схема подключения.

Где SQW/OUT – это вывод часов который можно запрограммировать на вывод частоты 1Гц, 4.096Гц, 8.192Гц и 32,768Гц. Т.е. можно использовать для внешнего прерывания контроллера с периодичностью в 1 с. Очень полезная функция. Но нам не пригодится. Кстати он тоже с открытым коллектором, поэтому необходим подтягивающий резистор. Номинал 4,7 кОм.

Выводы Х1 и Х2 – к ним подключаем кварцевый резонатор с частотой 32,768 кГц. Либо можно применить внешний тактовый генератор с той же частотой. Но при этом вывод X1 подключается к сигналу, а X2 остаётся неподключенным (висеть в воздухе.).

Ну и выводы SDA и SCL, с которыми мы познакомились в прошлой статье.

Немного остановимся на резонаторе (рисунок ниже). Который можно назвать сердцем часов, и от которого зависит точность хода. Качество самого резонатора, лежит на совести производителя, но со своей стороны, мы можем уменьшить погрешность, которую вносят внешние факторы, если будем придерживаться следующих рекомендаций по размещению резонатора:

2. Ширину трассы также по возможности делать меньше, для уменьшения вероятности принятия помех с других источников.

3. Контур в виде защитного кольца необходимо поместить вокруг кристалла, что помогает изолировать кристалл от шума.

4. Проводники поместить в кольцо и и подключить к заземлению.

5. Припаиваем резонатор к земле. Если земля разведена верно и есть уверенность.

На рисунке ниже видно контур и место припая к земле.

Как подключать разобрались. Идем далее – разберемся как с ним работать. RTC является программируемым и имеет 8 байт специальных регистров для его конфигурации и энергонезависимую статическую память 56 байтов. Для обмена информации необходима 2-х проводная шина данных, т.е. последовательная шина данных- который мы рассмотрели в прошлой статье. Итак для работы пробежимся по даташиту. Что нам необходимо:

Таблица регистров. Рисунок ниже. Первые восемь регистров – для вывода и программирования наших часов. При обращении по адресу 00H к 7-му биту(CH) и установкой его в 0 –запускаем часы. Хочется отметить, что конфигурация регистров может быть любая, поэтому при первом запуске необходимо его настроить под свои требования. Остальные семь битов единицы и десятки секунд.

01H – Минуты.

02H – Часы, которые настраиваются:

— Бит 6 – при 1 вывод 12 часовой формат, 0 – 24.

— Бит 5 – при 1 (при 12 часовом формате) PM , 0-AM

— Бит 5 – (при 24 ч формате) это вывод второго десятка часов (20-23часа.)

— Бит4 – первый десяток часов, остальные биты это единицы часов.

03H – день недели;

04H – дата;

05H – месяц года

06H – год.

Ну и последний регистр 07H. Данный регистр является управляющим.Где OUT отвечает за управление выводом SQW/OUT. Ниже таблица включения вывода.

OUT	SQWE	SQW/OUT
1	0	1
0	0	0

SQWE – при установке этого бита в,1 на вывода выходят импульсы с заданной частотой,которая устанавливается,битами RS1 и RS0.

Этот вывод нам не пригодится в проекте. Хотя для него я развел на плате дорожку. В качестве экспериментов может быть где то в будущем и применим, ведь здесь можно сделать прерывании в 1 с.

Теперь имея всю необходимую информацию, напишем функции для работы с часами. А также запустим проект в Proteus . Который будет иметь следующий вид:

Обратите внимание, что резонатор в Proteus, можно и не подключать к часам(обведенное красным).

На рисунке выведен терминал часов, который отображает время, которое в свою очередь привязано к системному времени. Терминал отладчика протокола I2C или TWI, на котором отображается время отправки и приема сигнала, где D0 – передаваемая команда, D1 - прием. Ниже я буду выводить скриншоты терминала с результатом работы программы.

Программа. Рассмотрев основные настройки часов напишем функцию инициализации.

/*Функция инициализации включает в себя установку скорости обмена данных по формуле(в предыдущей статье), установка пред делителя и включение модуля TWI*/

void init_DS1307 (void)

{

TWBR = 2; /*При частоте 1 МГц */

TWSR = (0 << TWPS1)|(0 << TWPS0); /*Пред делитель на 64*/

TWCR |= (1 << TWEN); /*Включение модуля TWI*/

}

void write_DS1307 (uint8_t reg, uint8_t time) /*передаем два параметра: адрес регистра, к которому будем обращаться и передаваемую информацию*/

{

/* Формируем состояние СТАРТ, выставляя разряды регистра управления*/

TWCR = (1<

/*Разрешить работу модуля TWEN; Сформировать состояние старт TWSTA; Сбросить флаг TWINT */

/*Ждем окончания формирования условия старт, т.е. пока не установится флаг, код статуса = 08*/

while (!(TWCR & (1<

/*Далее перелаем пакет адреса (адрес устройства). Содержимое пакета загружается в регистр TWDR*/

TWDR = 0xd0; /*0b1101000 + 0 – адрес + бит записи*/

/*Сбрасываем флаг для передачи информации*/

TWCR = (1<

/*Ждем установки флага*/

while (!(TWCR & (1<

/*передаем регистр к которому будем обращаться*/

TWDR = reg;

TWCR = (1<

while (!(TWCR & (1<

/*Передаем информацию для записи в байт регистра*/

TWDR = time;

TWCR = (1<

while (!(TWCR & (1<

/*формируем состояние СТОП*/

TWCR = (1<

}

В этой функции мы передали три байта, адрес устройства, адрес регистра и байт информации для записи в этот регистр и сформировали состояние СТОП.

Осталась последняя функция чтения. Ниже формат чтения.

В данной функции выполняется передача байта адреса устройства +бит записи, байт адреса регистра для установки на него указатель, выполнение условия ПОВСТАР, передача байта адреса устройства +бит чтения, чтение регистра, адрес которого мы передали ранее.

Если мы будем обращаться к часам в формате чтения, то при повторном обращении к часам указатель сдвигается на один байт вниз включая 56 байт ОЗУ, от 00H до 3FH. При достижении последнего адреса, указатель переходит на адрес 00.

/*Функция чтения данных из DS1307*/

uint8_t read_DS1307 (uint8_t reg) /*Передаем адрес регистра*/

{

uint8_t time;

/*формируем состояние СТАРТ*/

TWCR = (1<

while (!(TWCR & (1<

TWDR = 0xd0; /*Передаем адрес + бит записи*/

TWCR = (1<

while (!(TWCR & (1<

TWDR = reg; /*Адрес регистра*/

TWCR = (1<

while (!(TWCR & (1<

/*формируем состояние ПОВСТАР*/

TWCR = (1<

while (!(TWCR & (1<

TWDR = 0xd1; /*Передаем адрес + бит чтения*/

TWCR = (1<

while (!(TWCR & (1<

/*считываем данные*/

TWCR = (1<

while (!(TWCR & (1<

time = TWDR;

time = (((time & 0xF0) >> 4)*10)+(time & 0x0F);

/*формируем состояние СТОП*/

TWCR = (1<

return time;

}

Итак выше мы написали три функции, которые нам необходимы для работы с часами. Используя эти функции запустим программу в Proteus. Выведем, например дату.

#include

#include

uint8_t time;

void init_DS1307 (void);

uint8_t read_DS1307 (uint8_t reg);

void write_DS1307 (uint8_t reg, uint8_t time);

int main (void)

{

DDRC = 0×00; /*Выставляем порт как вход*/

PORTC = 0xFF; /*Подтягиваем сопротивление*/

init_DS1307;

while (1)

{

_delay_ms (50);

read_DS1307 (0×04); /*Чтение регистра даты*/

}

}

Ниже результат выполнения программы чтение даты.

В окне отладчика I2C (TWI ) видно что сначала посылается адрес регистра в RTC (зеленый кружочек), в данном случае 04, который отвечает за дату месяца, и далее часы передают ответ 21 (красный кружочек).

Когда мы запустим часы в железе, нам необходимо будет занести настоящее время. Ниже пример программы изменения минут.

while (1)

{

_delay_ms (500);

read_DS1307 (0×01); /*Считываем минуту*/

_delay_ms (500);

write_DS1307 (0×01, 15); /*Записываем необходимую минуту*/

_delay_ms (500);

read_DS1307 (0×01); /*Считываем минуту*/

}

На рисунке видно, что сначала идет обращение к регистру 01, считывается минута 23. Далее мы используем функцию записи, и вносим значение 15. При следующей функции чтения у нас на табло часов значение 15.

Ну и последний пример программы это вывод значений всех регистров

while (1)

{

delay_ms (500);

read_DS1307 (0×00);

_delay_ms (500);

read_DS1307 (0×01);

_delay_ms (500);

read_DS1307 (0×02);

_delay_ms (500);

read_DS1307 (0×03);

_delay_ms (500);

read_DS1307 (0×04);

_delay_ms (500);

read_DS1307 (0×05);

_delay_ms (500);

read_DS1307 (0×06);

_delay_ms (500);

}

На рисунке ниже видно, что вывелись данные 7-ми регистров.

Исходник с проектом прилагается:

(Скачали: 601 чел.)

На этом все. В следующей статьеподключим часы в железе, выведем время на индикатор и познакомимся с двоично-десятичным форматом для работы с часами. Всем пока.