DS1302 通信時(shí)序介紹
DS1302 我們前邊也有提起過(guò)，是三根線，分別是 CE、I/O 和 SCLK，其中 CE 是使能線，SCLK 是時(shí)鐘線，I/O 是數(shù)據(jù)線。前邊我們介紹過(guò)了 SPI 通信，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)沒(méi)發(fā)現(xiàn)，這個(gè) DS1302 的通信線定義和 SPI 怎么這么像呢?
事實(shí)上，DS1302 的通信是 SPI 的變異種類，它用了 SPI 的通信時(shí)序，但是通信的時(shí)候沒(méi)有完全按照 SPI 的規(guī)則來(lái)，下面我們一點(diǎn)點(diǎn)解剖 DS1302 的變異 SPI 通信方式。先看一下單字節(jié)寫入操作，如圖15-11所示。
圖15-11 DS1302 單字節(jié)寫操作
然后我們?cè)賹?duì)比一下 CPOL=0/CPHA=0 情況下的 SPI 的操作時(shí)序，如圖15-12所示。
圖15-12 CPOL=0/CPHA=0 通信時(shí)序
圖15-11和圖15-12的通信時(shí)序，其中 CE 和 SSEL 的使能控制是反的，對(duì)于通信寫數(shù)據(jù)，都是在 SCK 的上升沿，從機(jī)進(jìn)行采樣，下降沿的時(shí)候，主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。DS1302 的時(shí)序里，單片機(jī)要預(yù)先寫一個(gè)字節(jié)指令，指明要寫入的寄存器的地址以及后續(xù)的操作是寫操作，然后再寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。
對(duì)于單字節(jié)讀操作，我就不做對(duì)比了，把 DS1302 的時(shí)序圖貼出來(lái)，大家自己看一下即可，如圖15-13所示。
圖15-13 DS1302 單字節(jié)讀操作
讀操作有兩處需要特別注意的地方。第一，DS1302 的時(shí)序圖上的箭頭都是針對(duì) DS1302 來(lái)說(shuō)的，因此讀操作的時(shí)候，先寫第一個(gè)字節(jié)指令，上升沿的時(shí)候 DS1302 來(lái)鎖存數(shù)據(jù)，下降沿我們用單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。到了第二個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)，由于我們這個(gè)時(shí)序過(guò)程相當(dāng)于 CPOL=0/CPHA=0，前沿發(fā)送數(shù)據(jù)，后沿讀取數(shù)據(jù)，第二個(gè)字節(jié)是 DS1302 下降沿輸出數(shù)據(jù)，我們的單片機(jī)上升沿來(lái)讀取，因此箭頭從 DS1302 角度來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)在了下降沿。
第二個(gè)需要注意的地方就是，我們的單片機(jī)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的 SPI 接口，和 I2C 一樣需要用 IO 口來(lái)模擬通信過(guò)程。在讀 DS1302 的時(shí)候，理論上 SPI 是上升沿讀取，但是程序是用 IO 口模擬的，所以數(shù)據(jù)的讀取和時(shí)鐘沿的變化不可能同時(shí)了，必然就有一個(gè)先后順序。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果先讀取 IO 線上的數(shù)據(jù)，再拉高 SCLK 產(chǎn)生上升沿，那么讀到的數(shù)據(jù)一定是正確的，而顛倒順序后數(shù)據(jù)就有可能出錯(cuò)。這個(gè)問(wèn)題產(chǎn)生的原因還是在于 DS1302 的通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn) SPI 協(xié)議存在的差異造成的，如果是標(biāo)準(zhǔn) SPI 的數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)會(huì)一直保持到下一個(gè)周期的下降沿才會(huì)變化，所以讀取數(shù)據(jù)和上升沿的先后順序就無(wú)所謂了;但 DS1302 的 IO 線會(huì)在時(shí)鐘上升沿后被 DS1302 釋放，也就是撤銷強(qiáng)推挽輸出變?yōu)槿跸吕瓲顟B(tài)，而此時(shí)在51單片機(jī)引腳內(nèi)部上拉的作用下，IO 線上的實(shí)際電平會(huì)慢慢上升，從而導(dǎo)致在上升沿產(chǎn)生后再讀取 IO 數(shù)據(jù)的話就可能會(huì)出錯(cuò)。因此這里的程序我們按照先讀取 IO 數(shù)據(jù)，再拉高 SCLK 產(chǎn)生上升沿的順序。
下面我們就寫一個(gè)程序，先將2013年10月8號(hào)星期二12點(diǎn)30分00秒這個(gè)時(shí)間寫到 DS1302 內(nèi)部，讓 DS1302 正常運(yùn)行，然后再不停的讀取 DS1302 的當(dāng)前時(shí)間，并顯示在我們的液晶屏上。 /*Lcd1602.c 文件程序源代碼***/ (此處省略，可參考之前章節(jié)的代碼)
/*****************************main.c 文件程序源代碼******************************/
#include
sbit DS1302_CE = P1^7;
sbit DS1302_CK = P3^5;
sbit DS1302_IO = P3^4;
bit flag200ms = 0; //200ms 定時(shí)標(biāo)志
unsigned char T0RH = 0; //T0 重載值的高字節(jié)
unsigned char T0RL = 0; //T0 重載值的低字節(jié)
void ConfigTimer0(unsigned int ms);
void InitDS1302();
unsigned char DS1302SingleRead(unsigned char reg);
extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
void main(){
unsigned char i;
unsigned char psec=0xAA; //秒備份，初值 AA 確保首次讀取時(shí)間后會(huì)刷新顯示
unsigned char time[8]; //當(dāng)前時(shí)間數(shù)組
unsigned char str[12]; //字符串轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)
EA = 1; //開(kāi)總中斷
ConfigTimer0(1); //T0 定時(shí) 1ms
InitDS1302(); //初始化實(shí)時(shí)時(shí)鐘
InitLcd1602(); //初始化液晶
while (1){
if (flag200ms){ //每 200ms 讀取一次時(shí)間
flag200ms = 0;
for (i=0; i<7; i++){ //讀取 DS1302 當(dāng)前時(shí)間
time[i] = DS1302SingleRead(i);
}
if (psec != time[0]){ //檢測(cè)到時(shí)間有變化時(shí)刷新顯示
str[0] = '2'; //添加年份的高 2 位：20
str[1] = '0';
str[2] = (time[6] >> 4) + '0'; //“年”高位數(shù)字轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼
str[3] = (time[6]&0x0F) + '0'; //“年”低位數(shù)字轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼
str[4] = '-'; //添加日期分隔符
str[5] = (time[4] >> 4) + '0'; //“月”
str[6] = (time[4]&0x0F) + '0';
str[7] = '-';
str[8] = (time[3] >> 4) + '0'; //“日”
str[9] = (time[3]&0x0F) + '0';
str[10] = '\0';
LcdShowStr(0, 0, str); //顯示到液晶的第一行
str[0] = (time[5]&0x0F) + '0'; //“星期”
str[1] = '\0';
LcdShowStr(11, 0, "week");
LcdShowStr(15, 0, str); //顯示到液晶的第一行
str[0] = (time[2] >> 4) + '0'; //“時(shí)”
str[1] = (time[2]&0x0F) + '0';
str[2] = ':'; //添加時(shí)間分隔符
str[3] = (time[1] >> 4) + '0'; //“分”
str[4] = (time[1]&0x0F) + '0';
str[5] = ':';
str[6] = (time[0] >> 4) + '0'; //“秒”
str[7] = (time[0]&0x0F) + '0';
str[8] = '\0';
LcdShowStr(4, 1, str); //顯示到液晶的第二行
psec = time[0]; //用當(dāng)前值更新上次秒數(shù)
}
}
}
}
/* 發(fā)送一個(gè)字節(jié)到 DS1302 通信總線上 */
void DS1302ByteWrite(unsigned char dat){
unsigned char mask;
for (mask=0x01; mask!=0; mask<<=1){ //低位在前，逐位移出
if ((mask&dat) != 0){ //首先輸出該位數(shù)據(jù)
DS1302_IO = 1;
}else{
DS1302_IO = 0;
}
DS1302_CK = 1; //然后拉高時(shí)鐘
DS1302_CK = 0; //再拉低時(shí)鐘，完成一個(gè)位的操作
}
DS1302_IO = 1; //最后確保釋放 IO 引腳
}
/* 由 DS1302 通信總線上讀取一個(gè)字節(jié) */
unsigned char DS1302ByteRead(){
unsigned char mask;
unsigned char dat = 0;
for (mask=0x01; mask!=0; mask<<=1){ //低位在前，逐位讀取
if (DS1302_IO != 0){ //首先讀取此時(shí)的 IO 引腳，并設(shè)置 dat 中的對(duì)應(yīng)位
dat |= mask;
}
DS1302_CK = 1; //然后拉高時(shí)鐘
DS1302_CK = 0; //再拉低時(shí)鐘，完成一個(gè)位的操作
}
return dat; //最后返回讀到的字節(jié)數(shù)據(jù)
}
/* 用單次寫操作向某一寄存器寫入一個(gè)字節(jié)，reg-寄存器地址，dat-待寫入字節(jié) */
void DS1302SingleWrite(unsigned char reg, unsigned char dat){
DS1302_CE = 1; //使能片選信號(hào)
DS1302ByteWrite((reg<<1)|0x80); //發(fā)送寫寄存器指令
DS1302ByteWrite(dat); //寫入字節(jié)數(shù)據(jù)
DS1302_CE = 0; //除能片選信號(hào)
}
/* 用單次讀操作從某一寄存器讀取一個(gè)字節(jié)，reg-寄存器地址，返回值-讀到的字節(jié) */
unsigned char DS1302SingleRead(unsigned char reg){
unsigned char dat;
DS1302_CE = 1; //使能片選信號(hào)
DS1302ByteWrite((reg<<1)|0x81); //發(fā)送讀寄存器指令
dat = DS1302ByteRead()//讀取字節(jié)數(shù)據(jù)
DS1302_CE = 0; //除能片選信號(hào)
return dat;
}
/* DS1302 初始化，如發(fā)生掉電則重新設(shè)置初始時(shí)間 */
void InitDS1302(){
unsigned char i;
unsigned char code InitTime[] = { //2013 年 10 月 8 日 星期二 12:30:00
0x00,0x30,0x12, 0x08, 0x10, 0x02, 0x13
};
DS1302_CE = 0; //初始化 DS1302 通信引腳
DS1302_CK = 0;
i = DS1302SingleRead(0); //讀取秒寄存器
if ((i & 0x80) != 0){ //由秒寄存器最高位 CH 的值判斷 DS1302 是否已停止
DS1302SingleWrite(7, 0x00); //撤銷寫保護(hù)以允許寫入數(shù)據(jù)
for (i=0; i<7; i++){ //設(shè)置 DS1302 為默認(rèn)的初始時(shí)間
DS1302SingleWrite(i, InitTime[i]);
}
}
}
/* 配置并啟動(dòng) T0，ms-T0 定時(shí)時(shí)間 */
void ConfigTimer0(unsigned int ms){
unsigned long tmp; //臨時(shí)變量
tmp = 11059200 / 12; //定時(shí)器計(jì)數(shù)頻率
tmp = (tmp * ms) / 1000; //計(jì)算所需的計(jì)數(shù)值
tmp = 65536 - tmp; //計(jì)算定時(shí)器重載值
tmp = tmp + 12; //補(bǔ)償中斷響應(yīng)延時(shí)造成的誤差
T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定時(shí)器重載值拆分為高低字節(jié)
T0RL = (unsigned char)tmp;
TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
TMOD |= 0x01; //配置 T0 為模式 1
TH0 = T0RH; //加載 T0 重載值
TL0 = T0RL;
ET0 = 1; //使能 T0 中斷
TR0 = 1; //啟動(dòng) T0
}
/* T0 中斷服務(wù)函數(shù)，執(zhí)行 200ms 定時(shí) */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
static unsigned char tmr200ms = 0;
TH0 = T0RH; //重新加載重載值
TL0 = T0RL;
tmr200ms++;
if (tmr200ms >= 200){ //定時(shí) 200ms
tmr200ms = 0;
flag200ms = 1;
}
}
前邊學(xué)習(xí)了 I2C 和 EEPROM 的底層讀寫時(shí)序，那么 DS1302 的底層讀寫時(shí)序程序的實(shí)現(xiàn)方法是與之類似的，這里就不過(guò)多解釋了，大家自己認(rèn)真揣摩一下。
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