米尔MYD-C7Z020开发板试用8---DS3231时钟芯片测试

武器哈12 · 发表于 2019-12-1 22:18:26

常用的DS3102需使用外置晶振，且没有温度补偿，因此误差较大。DS3231内置晶振且有内部温度补偿，误差可做到1分钟每年。
DS3231是一款高精度I2C实时时钟器件，具有集成的温度补偿晶体振荡器。该器件包含电池输入端，断开主电源时仍可保持精确计时。集成的晶体振荡器可提高器件的长期精确度。DS3231的寄存器能保存秒、分、时、星期、日期、月、年和闹钟设置等信息。少于31天的月份，可自动调整月末日期，包括闰年补偿。时钟的工作格式为24小时或带AM／PM指示的12小时格式。DS3231提供两个可编程日历闹钟和一路可编程方波输出。DS3231与单片机通过I2C双向串行总线传输地址与数据。
DS3231典型引用电路及内部基本框图如下图所示：

  DS3231的时钟和日历RTC
可以通过读取适当的寄存器字节获得时钟和日历信息。通过写入适当的寄存器字节设定或者初始化时钟和日历数据。时钟和日历寄存器的内容采用二-十进制编码(BCD)格式。DS3231运行于12小时或者24小时模式。小时寄存器的第6位定义为12或24小时模式选择位。该位为高时，选择12小时模式。在12小时模式下，第5位为AM／PM指示位，逻辑高时为PM。

  DS3231的闹钟和报警功能
DS3231包含2个定时／日期闹钟。闹钟1可通过写入寄存器07h～0Ah设定。闹钟2可通过写入寄存器0Bh～0Dh设定。可对闹钟进行编程(通过控制寄存器的闹钟使能位和INTCN位)，从而在闹钟匹配条件下触发INT／SQW输出。每个定时／日期闹钟寄存器的第7位是屏蔽位。当每个闹钟的屏蔽位均为逻辑0时，只有当计时寄存器中的值与存储于定时／日期闹钟寄存器中的对应值相匹配时才会告警。闹钟也可以编程为每秒、分、时、星期或日期重复告警。当RTC寄存器值与闹钟寄存器的设定值相匹配时，相应的闹钟标志位A1F或A2F置为逻辑1。如果对应的闹钟中断使能位A1IE或A2IE也置为逻辑1，并且INTCN位置为逻辑1，闹钟条件将会触发INT／SQW信号。RTC在时间和日期寄存器每秒更新时都会检测匹配情况。
  更多的详细介绍大家可以去查看数据手册。
  接下来建立Vivado工程，这次实验以之前axi_gpio的工程作为模板建立工程，在ZYNQ IP核中选上MIO，如下图所示，因为IIC两个管脚接到了FPGA的MIO50和MIO51。

接下来建立SDK工程，并编写代码如下：
首先需要一个IIC驱动文件，具体如下，这里使用了GPIO模拟IIC:

#include "myiic.h"
XGpioPs Gpio_iic;
//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{
int Status;
XGpioPs_Config *ConfigPtr;
ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio_iic, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);
if (Status != XST_SUCCESS){
return XST_FAILURE;
}
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSCL, 1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSDA, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 1);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x1);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0x1);
}
//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSDA, 1); //sda线输出
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0x1); //IIC_SDA=1;
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x1); //IIC_SCL=1;
delay_us(4);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0x0); //IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(4);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSDA, 1); //SDA_OUT();//sda线输出
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0x0); //IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
delay_us(4);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x1); //IIC_SCL=1;
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0x1); //IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
delay_us(4);
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
// 0，接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=0;
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0); //SDA_IN(); //SDA设置为输入
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0x1); //IIC_SDA=1;
delay_us(1);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x1); //IIC_SCL=1;
delay_us(1);
while(XGpioPs_ReadPin(&Gpio_iic, MIOSDA))
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;//时钟输出0
return 0;
}
//产生ACK应答
void IIC_Ack(void)
{
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSDA, 1); //SDA_OUT();
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0x0); //IIC_SDA=0;
delay_us(2);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x1); //IIC_SCL=1;
delay_us(2);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
void IIC_NAck(void)
{
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSDA, 1); //SDA_OUT();
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0x1); //IIC_SDA=1;
delay_us(2);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x1); //IIC_SCL=1;
delay_us(2);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSDA, 1); //SDA_OUT();
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
for(t=0;t<8;t++)
{
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSDA, (txd&0x80)>>7);//IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
txd<<=1;
delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x1); //IIC_SCL=1;
delay_us(2);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,receive=0;
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio_iic, MIOSDA, 0); //SDA_IN();//SDA设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x0); //IIC_SCL=0;
delay_us(2);
XGpioPs_WritePin(&Gpio_iic, MIOSCL, 0x1); //IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(XGpioPs_ReadPin(&Gpio_iic, MIOSDA))receive++; //if(READ_SDA)receive++;
delay_us(1);
}
if (!ack)
IIC_NAck();//发送nACK
else
IIC_Ack(); //发送ACK
return receive;
}

其次编写针对DS3231的驱动程序，具体如下：

#include "DS3231.h"
#include "myiic.h"
_calendar_obj calendar;
#define DS3231_WriteAddress 0xD0
#define DS3231_ReadAddress 0xD1
u8 BCD2HEX(u8 val)
{
u8 i;
i= val&0x0f;
val >>= 4;
val &= 0x0f;
val *= 10;
i += val;
return i;
}
u16 B_BCD(u8 val)
{
u8 i,j,k;
i=val/10;
j=val%10;
k=j+(i<<4);
return k;
}
void I2cByteWrite(u8 addr,u8 bytedata)
{
IIC_Start();
delay_us(5);
IIC_Send_Byte(DS3231_WriteAddress);
IIC_Wait_Ack();
delay_us(5);
IIC_Send_Byte(addr);
IIC_Wait_Ack();
delay_us(5);
IIC_Send_Byte(bytedata);
IIC_Wait_Ack();
delay_us(5);
IIC_Stop();
}
u8 I2cByteRead(u8 addr)
{
u8 Dat=0;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(DS3231_WriteAddress);
IIC_Wait_Ack();
delay_us(5);
IIC_Send_Byte(addr);
IIC_Wait_Ack();
delay_us(5);
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(DS3231_ReadAddress);
IIC_Wait_Ack();
delay_us(5)；
Dat=IIC_Read_Byte(0);
IIC_NAck();
IIC_Stop();
return Dat;
}
void DS3231_Init(void)
{
IIC_Init();
I2cByteWrite(0x0e,0);
delay_ms(2);
I2cByteWrite(0x0f,0x0);
delay_ms(2);
}
void DS3231_Get(void)
{
calendar.w_year=I2cByteRead(0x06);
calendar.w_month=I2cByteRead(0x05);
calendar.w_date=I2cByteRead(0x04);
calendar.hour=I2cByteRead(0x02);
calendar.min=I2cByteRead(0x01);
calendar.sec=I2cByteRead(0x00);
}
void DS3231_Set(u8 yea,u8 mon,u8 da,u8 hou,u8 min,u8 sec)
{
u8 temp=0;
temp=B_BCD(yea);
I2cByteWrite(0x06,temp);
temp=B_BCD(mon);
I2cByteWrite(0x05,temp);
temp=B_BCD(da);
I2cByteWrite(0x04,temp);
temp=B_BCD(hou);
I2cByteWrite(0x02,temp);
temp=B_BCD(min);
I2cByteWrite(0x01,temp);
temp=B_BCD(sec);
I2cByteWrite(0x00,temp);
}
void get_show_time(void)
{
calendar.w_year=I2cByteRead(0x06);
calendar.w_year=BCD2HEX(calendar.w_year);
calendar.w_month=I2cByteRead(0x05);
calendar.w_month=BCD2HEX(calendar.w_month);
calendar.w_date=I2cByteRead(0x04);
calendar.w_date=BCD2HEX(calendar.w_date);
calendar.hour=I2cByteRead(0x02);
calendar.hour&=0x3f;
calendar.hour=BCD2HEX(calendar.hour);
calendar.min=I2cByteRead(0x01);
calendar.min=BCD2HEX(calendar.min);
calendar.sec=I2cByteRead(0x00);
calendar.sec=BCD2HEX(calendar.sec);
}
float DS3231_temperature(void)
{
unsigned char tempH,tempL;
int temp=0;
float T;
tempH=I2cByteRead(0x11);
//tempH=BCD2HEX(tempH);
tempL=I2cByteRead(0x12);
//tempL=BCD2HEX(tempL);
temp = (tempH*256+tempL)>>6;
if(temp&0x200)
{
temp= (~temp) + 1;
T = (temp & 0x3ff)*0.25;
}
else
T = (temp & 0x3ff)*0.25;
return T;
}

主程序代码，如下：

int main()
{
//init_platform();
XGpio_Initialize(&Gpio, GPIO_EXAMPLE_DEVICE_ID);
XGpio_SetDataDirection(&Gpio, LED_CHANNEL, 0);//设置为输出
DS3231_Init();
DS3231_Set(19,12,1,16,58,20);
while(1)
{
XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, LED_CHANNEL, 1);
sleep(1);
XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, LED_CHANNEL, 0);
//sleep(1);
printf("temperature:%f ",DS3231_temperature());
get_show_time();
printf("%4d-%2d-%2d-%2d-%2d-%2d \r\n",(2000 + calendar.w_year),
calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);
sleep(1);
}
//cleanup_platform();
return 0;
}
代码还是简单易懂的，就是不断读取DS3231的当前日期和温度，并通过串口将数据打印出来，实现效果如下：

附上我的工程：

MYiR_ds3231.zip (19.5 MB, 下载次数: 11)

[经验] 米尔MYD-C7Z020开发板试用8---DS3231时钟芯片测试

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