代码收藏家技术教程 2023-01-12

《实现高性能的DS1302时钟芯片：基于SPI协议》

DS1302时钟芯片

DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能

可以把该芯片看成一个小型的单片机，其内部的寄存器不能控制，通过协议与51进行通信

RTC(Real Time Clock)：实时时钟，是一种集成电路，通常称为时钟芯片

引脚名	作用	引脚名	作用
VCC2	主电源	CE	芯片使能
VCC1	备用电源	IO	数据输入、输出
GND	电源地	SCLK	串行时钟
X1、X2	32.768kHz晶振

在哪写入写入什么 -> 单片机

在哪读取读取什么 -> 时钟芯片

寄存器地址\定义

该寄存器显示了时钟的地址信息，操作时往对应的地址写入值就行，也就是说如果想写入秒，往对应的寄存器写入0x80；表示小时的地址的第7位可选为12小时制还是24小时制，WP是写保护位

时钟暂停标志（CH）：
秒寄存器的位7被定义为时钟暂停标志，当此位置1时，时钟振荡器暂停，DS1302进入漏电流小于100nA的低功耗备用模式；当此为置0时时钟开始，初始加电状态未定义

写保护位（WP）：
控制寄存器的位7是写保护位，前7位(位0至位6被强制为0且读取时总是读0，在任何对时钟或RAM的写操作以前，位7必须为0；当为高时，写保护位禁止任何寄存器的写操作，初始加电状态未定义；因此，在试图写器件之前应该清除WP位.

命令字

该图显示的是命令字，命令字启动每一次数据传输时需要配置，第7位固定为1，如果是0则禁止对DS1302的写入，第6位写1则是读取或写入RAM区，写0则读取或写入时钟，第1~5位是地址，即要操作的地址，秒的地址是从0开始；第0位置1是read，对地址进行读取，置0是write，对地址进行写入

例如要读取月信息，则往命令字寄存器写0x89，如要写入月信息，则往命令字寄存器写0x88，对应了RTC左边的地址

SPI总线概念

SPI接口的全称是“Serial Peripheral Interface”，意为串行外围接口

SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。

SPI接口是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件，其接口包括以下四种信号：

MOSI – 主器件数据输出，从器件数据输入
MISO – 主器件数据输入，从器件数据输出
SCLK – 时钟信号，由主器件产生
/CS – 从器件使能信号,由主器件控制

时序定义

要点：在时钟的上升沿，单片机往时钟芯片写入数据；在时钟的下降沿，时钟芯片往单片机输出数据

在时序图中，只有红色方框框住的是时钟芯片控制的，其余绿色圆形圈住的都是单片机控制的

详细解释：

以写入操作为例：

单片机首先要将CE置高电平，IO口的第一位是命令字的最低位，就是规定本次操作是读还是写，然后SCLK给个上升沿，第一位就被发送出去了，SCLK变回低电平，接着就是下一位A0，同样是上升沿就发送出去，待第一个字节（8位）全部发送出去后，此时便确定了要操作的地址以及操作的模式，是读还是写；

第二个字节便是数据，低地址在前，同样上升沿发送，发送完后，将CE置为低电平，整个写入时序完成

BCD码

BCD码（Binary Coded Decimal‎），用4位二进制数来表示1位十进制数

例：0001 0011表示13，1000 0101表示85，0001 1010不合法

在十六进制中的体现：0x13表示13，0x85表示85，0x1A不合法

BCD码转十进制：DEC=BCD/16 * 10+BCD%16; （2位BCD）
十进制转BCD码：BCD=DEC/10 * 16+DEC%10; （2位BCD）

因为时钟芯片内存放的是BCD码，所以直接读取出来的话会不准确，要转为十进制来显示

可调时钟学习要点

while(1)
{
    key = key_down();
    if(key == 1)	//key1按下，进行模式选择
    {	//主要是Mode模式的选择，初始值为0，当key1按下时置1，再一次按下时再置0，便可实现一个按键无论按多少次都是两个状态
        if(Mode == 0){Mode = 1; TimeSetSelect = 0;}	
        else if(Mode == 1){Mode = 0;DS1302_SetTime();}
    }
    switch(Mode)
    {	//对模式进行判断，如果是0则执行TimeShow函数，如果是1则执行TimeSet函数，这样便可一个按键跳到不同的函数中实现不同的功			能
        case 0:TimeShow();break;
        case 1:TimeSet();break;
    }
}