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DS1302與STC12單片機的連接電路和驅動實現

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DS1302是低功耗帶RAM的實時時鐘電路, 常見的SOP8封裝體積很小, 它可以對年月日周時分秒進行計時, 具有閏年補償功能, 工作電壓為2.0V-5.5V, 采用三線接口與CPU進行同步通信, 并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據. DS1302內部有一個31byte的用于臨時性存放數據的RAM寄存器. DS1302是DS1202的升級產品, 與DS1202兼容, 但增加了主電源/后備電源雙電源引腳, 同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力.
幾個需要知道的點:
  • 不帶溫度補償, 所以在溫度變化大的環境, 走時誤差會比較大, 需要有校對機制
  • 三線接口機制與SPI相似, 但不是SPI, 因為它在同一根線上實現的雙向IO
  • 自身不帶電源/電容, 掉電即重置, 需要自己管理好主電備電
  • 備電的充電方式是可以通過寄存器控制的, 分三級控制, 第一級開關, 第二級可選1級或2級二極管降壓, 第三級可選三種阻值
  • 額外的31個byte的存儲可以自由讀寫
  • burst read有兩處, 一處是8個字節的control+時間, 另一處是31字節的ram, 都是一次性全部讀取, 但是可以編程控制讀到第幾個字節就停止.
  • 讀取的結果是BCD碼, 要轉換


Vcc1和Vcc2
DS1302的引腳中Vcc2為主電源, Vcc1為后備電源. 在主電源關閉的情況下, 也能保持時鐘的連續運行. DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電, 當Vcc2大于Vcc1+0.2V時, Vcc2給DS1302供電, 當Vcc2小于Vcc1時, DS1302由Vcc1供電.
注意: 供電不要低于3.6V, 否則在秒進位時容易出現時間清零. 如果是在VCC端串聯電阻限流, 電阻不要超過3K.
RST腳
RST是復位/片選線, 通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送.
  • 當RST為高電平時, 允許地址/命令序列送入移位寄存器, 所有的數據傳送被初始化, 允許對DS1302進行操作
  • 提供終止單字節或多字節數據傳送的方法, 如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數據傳送，I/O引腳變為高阻態
  • 上電運行時, 在Vcc>2.0V之前RST必須保持低電平. 只有在SCLK為低電平時, 才能將RST置為高電平.
寫入邏輯：
  • 將RST先拉低
  • 將SCLK拉低(如果不拉低, 且本來是高電平, 則瞬間就發出了一個bit, 這時還沒放數據)
  • 將RST拉高, 形成一個上升沿
  • 在IO口放入一個bit (字節發送順序:從低位到高位)
  • 將SCLK拉高, 形成上升沿, 這時候DS1302就會將IO口的數據移入它的寄存器
  • 拉低SCLK, 為下一個字節做準備
  • IO口再放一個bit, 再拉高, 直到發送完所有的16個字節
  • 最后拉低RST, 完成寫入過程
寄存器地址
與時間相關的寄存器從0x80到0x8F, 其中偶數為寫地址, 奇數為讀地址, 共控制8個字節, 這8個字節可以通過burst方式一次性讀出
  1. #define DS1302_W_SECOND     0x80
  2. #define DS1302_W_MINUTE     0x82
  3. #define DS1302_W_HOUR       0x84
  4. #define DS1302_W_DAY        0x86
  5. #define DS1302_W_MONTH      0x88
  6. #define DS1302_W_WEEK       0x8A
  7. #define DS1302_W_YEAR       0x8C
  8. #define DS1302_W_PROTECT    0x8E

  10. #define DS1302_R_SECOND     0x81
  11. #define DS1302_R_MINUTE     0x83
  12. #define DS1302_R_HOUR       0x85
  13. #define DS1302_R_DAY        0x87
  14. #define DS1302_R_MONTH      0x89
  15. #define DS1302_R_WEEK       0x8B
  16. #define DS1302_R_YEAR       0x8D
  17. #define DS1302_R_PROTECT    0x8F
復制代碼

與控制相關的寄存器為如下幾個, 也是偶數寫奇數讀, 這些只能單個讀寫

  1. #define DS1302_W_TK_CHARGER 0x90
  2. #define DS1302_W_CLK_BURST  0xBE
  3. #define DS1302_W_RAM_BURST  0xFE

  5. #define DS1302_R_TK_CHARGER 0x91
  6. #define DS1302_R_CLK_BURST  0xBF
  7. #define DS1302_R_RAM_BURST  0xFF
復制代碼
片內的31個字節RAM起始地址為0xC0, 這31個字節可以通過burst方式一次性讀出
  1. #define DS1302_RAM_SIZE     0x31 // Ram Size in bytes
  2. #define DS1302_RAM_START    0xC0 // First byte Address
復制代碼

使用STC12 MCU讀取DS1302
接線圖, 測試中可以只接Vcc2或Vcc1, 可以串電阻或串二極管限流,

實際的測試板, 接DS1302使用的是SOP8的測試座, 避免焊接, 中間的萬能板僅僅是為了用一個IC座外接晶振, 可以忽略其他元件

測試座里的DS1302

代碼例子, 包含單個讀, 單個寫, burst讀時間, burst讀RAM, 基于 HML_FwLib_STC12 封裝庫. 因為是非標準SPI, 所以實際上只用到了串口打印, 直接把這個方法拎出來也行, 就不需要引入這個封裝庫了.
  1. /*****************************************************************************/
  2. /**
  3. * 連接方式
  4. *               |           |               |
  5. *               | --------- | ------------  |
  6. *               |1:Vcc2 VCC | 8:Vcc1        |
  7. *               |2:X1   OCS | 7:SCLK   P1_0 |
  8. *               |3:X2   OCS | 6:I/O    P1_1 |
  9. *               |4:GND  GND | 5:RST/CE P1_2 |
  10. *
  11. *****************************************************************************/
  12. #include "hml/hml.h"
  13. #include <stdio.h>

  15. #define DS1302_W_SECOND     0x80
  16. #define DS1302_W_MINUTE     0x82
  17. #define DS1302_W_HOUR       0x84
  18. #define DS1302_W_DAY        0x86
  19. #define DS1302_W_MONTH      0x88
  20. #define DS1302_W_WEEK       0x8A
  21. #define DS1302_W_YEAR       0x8C
  22. #define DS1302_W_PROTECT    0x8E
  23. #define DS1302_W_TK_CHARGER 0x90
  24. #define DS1302_W_CLK_BURST  0xBE
  25. #define DS1302_W_RAM_BURST  0xFE

  27. #define DS1302_R_SECOND     0x81
  28. #define DS1302_R_MINUTE     0x83
  29. #define DS1302_R_HOUR       0x85
  30. #define DS1302_R_DAY        0x87
  31. #define DS1302_R_MONTH      0x89
  32. #define DS1302_R_WEEK       0x8B
  33. #define DS1302_R_YEAR       0x8D
  34. #define DS1302_R_PROTECT    0x8F
  35. #define DS1302_R_TK_CHARGER 0x91
  36. #define DS1302_R_CLK_BURST  0xBF
  37. #define DS1302_R_RAM_BURST  0xFF

  39. #define DS1302_RAM_SIZE     0x31 // Ram Size in bytes
  40. #define DS1302_RAM_START    0xC0 // First byte Address

  42. #define HEX2BCD(v)  ((v) % 10 + (v) / 10 * 16)
  43. #define BCD2HEX(v)  ((v) % 16 + (v) / 16 * 10)

  45. #define DS1302_SCK P1_0
  46. #define DS1302_IO  P1_1
  47. #define DS1302_RST P1_2

  49. const uint8_t READ_RTC_ADDR[7]  = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d};
  50. const uint8_t WRITE_RTC_ADDR[7] = {0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c};
  51. uint8_t BUF[8] = { 0 };

  53. // Write one byte to DS1302
  54. void DS1302_WriteByte(uint8_t writeByte)
  55. {
  56.     for(uint8_t i=0; i < 8; i++)
  57.     {
  58.         if(1 == (writeByte & 0x01)){
  59.             DS1302_IO = 1;
  60.         }else{
  61.             DS1302_IO = 0;
  62.         }
  63.         DS1302_SCK = 1;
  64.         DS1302_SCK = 0;
  65.         writeByte >>= 1; // From low to high
  66.     }
  67. }

  69. // Read one byte from DS1302
  70. uint8_t DS1302_ReadByte(void)
  71. {
  72.     uint8_t dat, readByte = 0;
  73.     for(uint8_t i = 0; i < 8; i++)
  74.     {
  75.         //dat = DS1302_IO;
  76.         //readByte = (readByte>>1) | (dat << 7); // From low to high
  77.         readByte >>= 1;
  78.     if(DS1302_IO)
  79.         {
  80.       readByte |= 0x80;
  81.     }
  82.         DS1302_SCK = 1;
  83.         DS1302_SCK = 0;
  84.     }
  85.     return readByte;
  86. }

  88. void DS1302_WriteReg(uint8_t addr, uint8_t value)
  89. {
  90.     DS1302_RST = 0;
  91.     DS1302_SCK = 0;
  92.     DS1302_RST = 1;
  93.     DS1302_WriteByte(addr);
  94.     DS1302_WriteByte(value);
  95.     DS1302_SCK = 1;
  96.     DS1302_RST = 0;
  97. }

  99. uint8_t DS1302_ReadReg(uint8_t addr)
  100. {
  101.     uint8_t readByte = 0;
  102.     DS1302_RST = 0;
  103.     DS1302_SCK = 0;
  104.     DS1302_RST = 1;
  105.     DS1302_WriteByte(addr);
  106.     readByte = DS1302_ReadByte();
  107.     DS1302_SCK = 1;
  108.     DS1302_RST = 0;
  109.     return readByte;
  110. }

  112. void DS1302_ReadBurst(uint8_t cmd, uint8_t len, uint8_t *buf)
  113. {
  114.     uint8_t readByte = 0;
  115.     DS1302_RST = 0;
  116.     DS1302_SCK = 0;
  117.     DS1302_RST = 1;
  118.     DS1302_WriteByte(cmd);
  119.     while(len--)
  120.         *buf++ = DS1302_ReadByte();
  121.     DS1302_SCK = 1;
  122.     DS1302_RST = 0;
  123. }

  125. void DS1302_Init(void)
  126. {
  127.     DS1302_WriteReg(DS1302_W_PROTECT, 0x00); // write unprotect
  128.     DS1302_WriteReg(DS1302_W_TK_CHARGER, 0x01); // stop charger
  129.     DS1302_WriteReg(0XC0, 0x00);
  130.     DS1302_WriteReg(0XC2, 0x01);
  131.     DS1302_WriteReg(0XC4, 0x02);
  132.     DS1302_WriteReg(0XC6, 0x03);
  133.     DS1302_WriteReg(DS1302_W_PROTECT, 0x80); // write protect
  134. }

  136. void DS1302_print(uint8_t dat)
  137. {
  138.     printf_tiny("%x%x ", dat >> 4, dat & 0x0F);
  139. }

  141. void DS1302_printBuf(uint8_t len)
  142. {
  143.     for(uint8_t i = 0; i < len; i++)
  144.     {
  145.         printf_tiny("%x%x ", BUF[i] >> 4, BUF[i] & 0x0F);
  146.     }
  147.     printf_tiny("\n");
  148. }

  150. void main(void)
  151. {
  152.     UTIL_enablePrintf();
  153.     DS1302_Init();
  154.     while(1)
  155.     {
  156.         uint8_t dat = DS1302_ReadReg(DS1302_R_SECOND);
  157.         DS1302_print(dat);
  158.         dat = DS1302_ReadReg(DS1302_R_MINUTE);
  159.         DS1302_print(dat);
  160.         dat = DS1302_ReadReg(DS1302_R_HOUR);
  161.         DS1302_print(dat);
  162.         printf_tiny("\n");
  163.         DS1302_ReadBurst(DS1302_R_CLK_BURST, 8, BUF);
  164.         DS1302_printBuf(8);
  165.         DS1302_ReadBurst(DS1302_R_RAM_BURST, 8, BUF);
  166.         DS1302_printBuf(8);
  167.         sleep(491);
  168.     }
  169. }
復制代碼

我的8051筆記都在這個標簽下: https://www.cnblogs.com/milton/tag/8051/


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沙發
ID:624769 發表于 2021-8-28 16:39 | 只看該作者
糾正一下， DS1302, 是SPI, 是早期的半雙工SPI, 也叫雙線制SPI（不算CE，現在普遍的都是三線全雙工SPI）,如果你手頭有CH551這類低端的單片機，你會發現SPI設置成雙線半雙工模式后，可以直接用SPI驅動DS1302。效率也高，代碼也簡單。
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板凳
ID:912806 發表于 2021-8-29 21:16 | 只看該作者
188610329 發表于 2021-8-28 16:39
糾正一下， DS1302, 是SPI, 是早期的半雙工SPI, 也叫雙線制SPI（不算CE，現在普遍的都是三線全雙工SPI）,如 ...

多謝指導, 長知識了.
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