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DS1302通信时序介绍

 蒲公英的梦WCF 2018-09-07

　　DS1302 我们前边也有提起过，是三根线，分别是 CE、I/O 和 SCLK，其中 CE 是使能线，SCLK 是时钟线，I/O 是数据线。前边我们介绍过了 SPI 通信，同学们发现没发现，这个 DS1302的通信线定义和 SPI 怎么这么像呢?


　　事实上，DS1302 的通信是 SPI 的变异种类，它用了 SPI 的通信时序，但是通信的时候没有完全按照 SPI 的规则来，下面我们一点点解剖 DS1302 的变异 SPI 通信方式。先看一下单字节写入操作，如图 15-11 所示。


                 



　　图 15-11 和图 15-12 的通信时序，其中 CE 和 SSEL 的使能控制是反的，对于通信写数据，都是在 SCK 的上升沿，从机进行采样，下降沿的时候，主机发送数据。DS1302 的时序里，单片机要预先写一个字节指令，指明要写入的寄存器的地址以及后续的操作是写操作，然后再写入一个字节的数据。


　　对于单字节读操作，我就不做对比了，把 DS1302 的时序图贴出来，大家自己看一下即可，如图 15-13 所示。


                  



　　读操作有两处需要特别注意的地方。第一，DS1302 的时序图上的箭头都是针对 DS1302来说的，因此读操作的时候，先写第一个字节指令，上升沿的时候 DS1302 来锁存数据，下降沿我们用单片机发送数据。到了第二个字数据，由于我们这个时序过程相当于CPOL=0/CPHA=0，前沿发送数据，后沿读取数据，第二个字节是 DS1302 下降沿输出数据，我们的单片机上升沿来读取，因此箭头从 DS1302 角度来说，出现在了下降沿。


　　第二个需要注意的地方就是，我们的单片机没有标准的 SPI 接口，和 I2C 一样需要用 IO口来模拟通信过程。在读 DS1302 的时候，理论上 SPI 是上升沿读取，但是程序是用 IO 口模拟的，所以数据的读取和时钟沿的变化不可能同时了，必然就有一个先后顺序。通过实验发现，如果先读取 IO 线上的数据，再拉高 SCLK 产生上升沿，那么读到的数据一定是正确的，而颠倒顺序后数据就有可能出错。这个问题产生的原因还是在于 DS1302 的通信协议与标准SPI 协议存在的差异造成的，如果是标准 SPI 的数据线，数据会一直保持到下一个周期的下降沿才会变化，所以读取数据和上升沿的先后顺序就无所谓了;但 DS1302 的 IO 线会在时钟上升沿后被 DS1302 释放，也就是撤销强推挽输出变为弱下拉状态，而此时在 51 单片机引脚内部上拉的作用下，IO 线上的实际电平会慢慢上升，从而导致在上升沿产生后再读取 IO 数据的话就可能会出错。因此这里的程序我们按照先读取 IO 数据，再拉高 SCLK 产生上升沿的顺序。


　　下面我们就写一个程序，先将 2013 年 10 月 8 号星期二 12 点 30 分 00 秒这个时间写到DS1302 内部，让 DS1302 正常运行，然后再不停的读取 DS1302 的当前时间，并显示在我们的液晶屏上。


　　/***************************Lcd1602.c 文件程序源代码*****************************/

　　(此处省略，可参考之前章节的代码)




  1. /*****************************main.c 文件程序源代码******************************/  
  2. #include   
  3.   
  4. sbit DS1302_CE = P1^7;  
  5. sbit DS1302_CK = P3^5;  
  6. sbit DS1302_IO = P3^4;  
  7. bit flag200ms = 0; //200ms 定时标志  
  8. unsigned char T0RH = 0; //T0 重载值的高字节  
  9. unsigned char T0RL = 0; //T0 重载值的低字节  
  10.   
  11. void ConfigTimer0(unsigned int ms);  
  12. void InitDS1302();  
  13. unsigned char DS1302SingleRead(unsigned char reg);  
  14. extern void InitLcd1602();  
  15. extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);  
  16.   
  17. void main(){  
  18.     unsigned char i;  
  19.     unsigned char psec=0xAA; //秒备份，初值 AA 确保首次读取时间后会刷新显示  
  20.     unsigned char time[8]; //当前时间数组  
  21.     unsigned char str[12]; //字符串转换缓冲区  
  22.     EA = 1; //开总中断  
  23.     ConfigTimer0(1); //T0 定时 1ms  
  24.     InitDS1302(); //初始化实时时钟  
  25.     InitLcd1602(); //初始化液晶  
  26.      
  27.     while (1){  
  28.         if (flag200ms){ //每 200ms 读取一次时间  
  29.             flag200ms = 0;  
  30.             for (i=0; i<>//读取 DS1302 当前时间  
  31.                 time[i] = DS1302SingleRead(i);  
  32.             }  
  33.             if (psec != time[0]){ //检测到时间有变化时刷新显示  
  34.                 str[0] = '2'; //添加年份的高 2 位：20  
  35.                 str[1] = '0';  
  36.                 str[2] = (time[6] >> 4) + '0'; //“年”高位数字转换为 ASCII 码  
  37.                 str[3] = (time[6]&0x0F) + '0'; //“年”低位数字转换为 ASCII 码  
  38.                 str[4] = '-'; //添加日期分隔符  
  39.                 str[5] = (time[4] >> 4) + '0'; //“月”  
  40.                 str[6] = (time[4]&0x0F) + '0';  
  41.                 str[7] = '-';  
  42.                 str[8] = (time[3] >> 4) + '0'; //“日”  
  43.                 str[9] = (time[3]&0x0F) + '0';  
  44.                 str[10] = '\0';  
  45.                 LcdShowStr(0, 0, str); //显示到液晶的第一行  
  46.                 str[0] = (time[5]&0x0F) + '0'; //“星期”  
  47.                 str[1] = '\0';  
  48.                 LcdShowStr(11, 0, 'week');  
  49.                 LcdShowStr(15, 0, str); //显示到液晶的第一行  
  50.                 str[0] = (time[2] >> 4) + '0'; //“时”  
  51.                 str[1] = (time[2]&0x0F) + '0';  
  52.                 str[2] = ':'; //添加时间分隔符  
  53.                 str[3] = (time[1] >> 4) + '0'; //“分”  
  54.                 str[4] = (time[1]&0x0F) + '0';  
  55.                 str[5] = ':';  
  56.                 str[6] = (time[0] >> 4) + '0'; //“秒”  
  57.                 str[7] = (time[0]&0x0F) + '0';  
  58.                 str[8] = '\0';  
  59.                 LcdShowStr(4, 1, str); //显示到液晶的第二行  
  60.                 psec = time[0]; //用当前值更新上次秒数  
  61.             }  
  62.         }  
  63.     }  
  64. }  
  65. /* 发送一个字节到 DS1302 通信总线上 */  
  66. void DS1302ByteWrite(unsigned char dat){  
  67.     unsigned char mask;  
  68.   
  69.     for (mask=0x01; mask!=0; mask<>//低位在前，逐位移出  
  70.         if ((mask&dat) != 0){ //首先输出该位数据  
  71.             DS1302_IO = 1;  
  72.         }else{  
  73.             DS1302_IO = 0;  
  74.         }  
  75.         DS1302_CK = 1; //然后拉高时钟  
  76.         DS1302_CK = 0; //再拉低时钟，完成一个位的操作  
  77.     }  
  78.     DS1302_IO = 1; //最后确保释放 IO 引脚  
  79. }  
  80. /* 由 DS1302 通信总线上读取一个字节 */  
  81. unsigned char DS1302ByteRead(){  
  82.     unsigned char mask;  
  83.     unsigned char dat = 0;  
  84.      
  85.     for (mask=0x01; mask!=0; mask<>//低位在前，逐位读取  
  86.         if (DS1302_IO != 0){ //首先读取此时的 IO 引脚，并设置 dat 中的对应位  
  87.             dat |= mask;  
  88.         }  
  89.         DS1302_CK = 1; //然后拉高时钟  
  90.         DS1302_CK = 0; //再拉低时钟，完成一个位的操作  
  91.     }  
  92.     return dat; //最后返回读到的字节数据  
  93. }  
  94. /* 用单次写操作向某一寄存器写入一个字节，reg-寄存器地址，dat-待写入字节 */  
  95. void DS1302SingleWrite(unsigned char reg, unsigned char dat){  
  96.     DS1302_CE = 1; //使能片选信号  
  97.     DS1302ByteWrite((reg<>//发送写寄存器指令  
  98.     DS1302ByteWrite(dat); //写入字节数据  
  99.     DS1302_CE = 0; //除能片选信号  
  100. }  
  101. /* 用单次读操作从某一寄存器读取一个字节，reg-寄存器地址，返回值-读到的字节 */  
  102. unsigned char DS1302SingleRead(unsigned char reg){  
  103.     unsigned char dat;  
  104.     DS1302_CE = 1; //使能片选信号  
  105.     DS1302ByteWrite((reg<>//发送读寄存器指令  
  106.     dat = DS1302ByteRead()//读取字节数据  
  107.     DS1302_CE = 0; //除能片选信号  
  108.     return dat;  
  109. }  
  110. /* DS1302 初始化，如发生掉电则重新设置初始时间 */  
  111. void InitDS1302(){  
  112.     unsigned char i;  
  113.     unsigned char code InitTime[] = { //2013 年 10 月 8 日 星期二 12:30:00  
  114.         0x00,0x30,0x12, 0x08, 0x10, 0x02, 0x13  
  115.     };  
  116.      
  117.     DS1302_CE = 0; //初始化 DS1302 通信引脚  
  118.     DS1302_CK = 0;  
  119.     i = DS1302SingleRead(0); //读取秒寄存器  
  120.      
  121.     if ((i & 0x80) != 0){ //由秒寄存器最高位 CH 的值判断 DS1302 是否已停止  
  122.         DS1302SingleWrite(7, 0x00); //撤销写保护以允许写入数据  
  123.         for (i=0; i<>//设置 DS1302 为默认的初始时间  
  124.             DS1302SingleWrite(i, InitTime[i]);  
  125.         }  
  126.     }  
  127. }  
  128. /* 配置并启动 T0，ms-T0 定时时间 */  
  129. void ConfigTimer0(unsigned int ms){  
  130.     unsigned long tmp; //临时变量  
  131.     tmp = 11059200 / 12; //定时器计数频率  
  132.     tmp = (tmp * ms) / 1000; //计算所需的计数值  
  133.     tmp = 65536 - tmp; //计算定时器重载值  
  134.     tmp = tmp + 12; //补偿中断响应延时造成的误差  
  135.     T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定时器重载值拆分为高低字节  
  136.     T0RL = (unsigned char)tmp;  
  137.     TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位  
  138.     TMOD |= 0x01; //配置 T0 为模式 1  
  139.     TH0 = T0RH; //加载 T0 重载值  
  140.     TL0 = T0RL;  
  141.     ET0 = 1; //使能 T0 中断  
  142.     TR0 = 1; //启动 T0  
  143. }  
  144. /* T0 中断服务函数，执行 200ms 定时 */  
  145. void InterruptTimer0() interrupt 1{  
  146.     static unsigned char tmr200ms = 0;  
  147.     TH0 = T0RH; //重新加载重载值  
  148.     TL0 = T0RL;  
  149.     tmr200ms++;  
  150.     if (tmr200ms >= 200){ //定时 200ms  
  151.         tmr200ms = 0;  
  152.         flag200ms = 1;  
  153.     }  
  154. }  
/*****************************main.c 文件程序源代码******************************/#include sbit DS1302_CE = P1^7;sbit DS1302_CK = P3^5;sbit DS1302_IO = P3^4;bit flag200ms = 0; //200ms 定时标志unsigned char T0RH = 0; //T0 重载值的高字节unsigned char T0RL = 0; //T0 重载值的低字节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; //秒备份，初值 AA 确保首次读取时间后会刷新显示 unsigned char time[8]; //当前时间数组 unsigned char str[12]; //字符串转换缓冲区 EA = 1; //开总中断 ConfigTimer0(1); //T0 定时 1ms InitDS1302(); //初始化实时时钟 InitLcd1602(); //初始化液晶 while (1){ if (flag200ms){ //每 200ms 读取一次时间 flag200ms = 0; for (i=0; i<7; i++){="" 读取="" ds1302="" 当前时间="" time[i]="DS1302SingleRead(i);" }="" if="" (psec="" !="time[0]){" 检测到时间有变化时刷新显示="" str[0]='2' ;="" 添加年份的高="" 2="" 位：20="" str[1]='0' ;="" str[2]="(time[6]">> 4) + '0'; //“年”高位数字转换为 ASCII 码 str[3] = (time[6]&0x0F) + '0'; //“年”低位数字转换为 ASCII 码 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); //显示到液晶的第一行 str[0] = (time[5]&0x0F) + '0'; //“星期” str[1] = '\0'; LcdShowStr(11, 0, 'week'); LcdShowStr(15, 0, str); //显示到液晶的第一行 str[0] = (time[2] >> 4) + '0'; //“时” str[1] = (time[2]&0x0F) + '0'; str[2] = ':'; //添加时间分隔符 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); //显示到液晶的第二行 psec = time[0]; //用当前值更新上次秒数 } } }}/* 发送一个字节到 DS1302 通信总线上 */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){" 首先输出该位数据="" ds1302_io="1;" }else{="" ds1302_io="0;" }="" ds1302_ck="1;" 然后拉高时钟="" ds1302_ck="0;" 再拉低时钟，完成一个位的操作="" }="" ds1302_io="1;" 最后确保释放="" io="" 引脚}/*="" 由="" ds1302="" 通信总线上读取一个字节="" */unsigned="" char="" ds1302byteread(){="" unsigned="" char="" mask;="" unsigned="" char="" dat="0;" for="" (mask="0x01;" mask!="0;"><=1){ 低位在前，逐位读取="" if="" (ds1302_io="" !="0){" 首先读取此时的="" io="" 引脚，并设置="" dat="" 中的对应位="" dat="" |="mask;" }="" ds1302_ck="1;" 然后拉高时钟="" ds1302_ck="0;" 再拉低时钟，完成一个位的操作="" }="" return="" dat;="" 最后返回读到的字节数据}/*="" 用单次写操作向某一寄存器写入一个字节，reg-寄存器地址，dat-待写入字节="" */void="" ds1302singlewrite(unsigned="" char="" reg,="" unsigned="" char="" dat){="" ds1302_ce="1;" 使能片选信号=""><1)|0x80); 发送写寄存器指令="" ds1302bytewrite(dat);="" 写入字节数据="" ds1302_ce="0;" 除能片选信号}/*="" 用单次读操作从某一寄存器读取一个字节，reg-寄存器地址，返回值-读到的字节="" */unsigned="" char="" ds1302singleread(unsigned="" char="" reg){="" unsigned="" char="" dat;="" ds1302_ce="1;" 使能片选信号=""><1)|0x81); 发送读寄存器指令="" dat="DS1302ByteRead()//读取字节数据" ds1302_ce="0;" 除能片选信号="" return="" dat;}/*="" ds1302="" 初始化，如发生掉电则重新设置初始时间="" */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="" 通信引脚="" ds1302_ck="0;" i="DS1302SingleRead(0);" 读取秒寄存器="" if="" ((i="" &="" 0x80)="" !="0){" 由秒寄存器最高位="" ch="" 的值判断="" ds1302="" 是否已停止="" ds1302singlewrite(7,="" 0x00);="" 撤销写保护以允许写入数据="" for="" (i="0;"><7; i++){="" 设置="" ds1302="" 为默认的初始时间="" ds1302singlewrite(i,="" inittime[i]);="" }="" }}/*="" 配置并启动="" t0，ms-t0="" 定时时间="" */void="" configtimer0(unsigned="" int="" ms){="" unsigned="" long="" tmp;="" 临时变量="" tmp="11059200" 12;="" 定时器计数频率="" tmp="(tmp" *="" ms)="" 1000;="" 计算所需的计数值="" tmp="65536" -="" tmp;="" 计算定时器重载值="" tmp="tmp" +="" 12;="" 补偿中断响应延时造成的误差="" t0rh="(unsigned" char)(tmp="">>8); //定时器重载值拆分为高低字节 T0RL = (unsigned char)tmp; TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位 TMOD |= 0x01; //配置 T0 为模式 1 TH0 = T0RH; //加载 T0 重载值 TL0 = T0RL; ET0 = 1; //使能 T0 中断 TR0 = 1; //启动 T0}/* T0 中断服务函数，执行 200ms 定时 */void InterruptTimer0() interrupt 1{ static unsigned char tmr200ms = 0; TH0 = T0RH; //重新加载重载值 TL0 = T0RL; tmr200ms++; if (tmr200ms >= 200){ //定时 200ms tmr200ms = 0; flag200ms = 1; }}

 

　　前边学习了 I2C 和 EEPROM 的底层读写时序，那么 DS1302 的底层读写时序程序的实现方法是与之类似的，这里就不过多解释了，大家自己认真揣摩一下。

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