Мне прилетели из Китая микросхемы и я начал над ними издеваться в целях исследования перед внедрением в будущие часы. Предупреждаю – в данной статье я исследовал только работу со временем, дата и прочие приблуды этих часов меня мало интересовали и я не терял на это время.

Задача: Запись значения времени/чтение значения времени и вывод через USART из микросхемы DS1307.

Исходный материал: PIC16f628a, DS1307, MAX232 level converter, devboard, proteus.

Микросхема DS1307 – модуль часов реального времени, которым можно управлять по шине данных I2C. Можно конечно было реализовать RTC на базе лишь одного микроконтроллера, но проще подцепить DS1307 + часовой кварц и не запариваться.  Начинаем как обычно с вкуривания даташита. Выдергиваем оттуда схему применения и собираем ее:

Выцепляем из даташита организацию памяти микросхемы:

Как я уже отметил ранее, меня интересует лишь время, поэтому будем юзать только адреса 00h, 01h, 02h. Данные в регистрах хранятся в формате BCD.

Вкратце о BCD: смешанный формат хранения данных. Число разбивается на две части, в младшей части байта – обычный бинарный формат, в старшей – фактически число в бинарном формате, смещенное влево на 4 бита и умноженное на 10 . Пример – 0b00110101 => 0b0011 = 3*10 = 30,  0b0101 = 5 – число = 35.

Таким образом, нам нужно проделать некоторые манипуляции чтобы записать нормально число в регистр. Я создал две функции: одна конвертирует десятичное число в BCD, другая конвертирует BCD в десятичный формат.

Конвертация из BCD в десятичную форму:

unsigned char BCDconv (unsigned char source) {

unsigned char temp_min=0;    //переменная для единиц
unsigned char temp_maj=0;    //переменная для десятков
temp_min = source&15;        //помещаем младшую часть байта в переменную (15 = 0b00001111)
temp_maj = source >> 4;      //Смещаем старшую часть вправо на 4 бита
temp_maj *= 10;
return temp_maj+temp_min;    //возвращаем десятичное значение
}

Конвертация в BCD:

unsigned char DCBconv (unsigned char source) {

unsigned char temp_min=0;
unsigned char temp_maj=0;
temp_maj = source/10 ;
temp_min = source - temp_maj*10;
temp_maj <<= 4;
return temp_maj+temp_min;
}

Дальше нам надо определиться с процедурами записи и чтения в часы, лезем в даташит, там красивая картинка:

На картинке показана процедура записи, с этим вопросов не возникает, создаем функции записи часов, минут, секунд.

void SetHour(unsigned char hours) {        //записываем значение в часы

i2c_start();
i2c_tx(0b11010000);
i2c_tx(0x02);                                            //адрес часов
i2c_tx(DCBconv(hours));                     //запихиваем нужное значение
i2c_stop();
}

void SetMin(unsigned char minutes) {        //записываем значение в минуты

i2c_start();
i2c_tx(0b11010000);
i2c_tx(0x01);                                             //адрес минут
i2c_tx(DCBconv(minutes));                    //запихиваем нужное значение
i2c_stop();
}

void SetSeconds(unsigned char seconds) {     //записываем значение в секунды
i2c_start();
i2c_tx(0b11010000);
i2c_tx(0x00);                                             //адрес секунд
i2c_tx(DCBconv(seconds));                    //впихиваем нужное значение
i2c_stop();

}

C чтением есть один небольшой нюанс, на который я вначале не обратил внимания:

Из даташита: The DS1307 must receive a Not Acknowledge to end a read.

А я как образцовый slave отсылал постоянно acknowledge бит :). Таким образом:

Потом я это уже и на картинке заметил, так что читаем даташит внимательно, если не хотим потерять много времени впустую.

unsigned char ReadHour() {

unsigned char temp = 0;
i2c_start();
i2c_tx(0b11010000);
i2c_tx(0x02);
i2c_start();
i2c_tx(0b11010001);
temp = i2c_rx(0);          //читаем значение часов (0) означает, что мы не шлем acknowledge
i2c_stop();

return BCDconv(temp);

}

unsigned char ReadMin() {

unsigned char temp = 0;
i2c_start();
i2c_tx(0b11010000);
i2c_tx(0x01);
i2c_start();
i2c_tx(0b11010001);
temp = i2c_rx(0);         //читаем значение минут (0) означает, что мы не шлем acknowledge
i2c_stop();

return BCDconv(temp);

}

unsigned char ReadSeconds() {

unsigned char temp = 0;
i2c_start();
i2c_tx(0b11010000);
i2c_tx(0x00);
i2c_start();
i2c_tx(0b11010001);
temp = i2c_rx(0);         //читаем значение часов (0) означает, что мы не шлем acknowledge

i2c_stop();

return BCDconv(temp);

}

Теперь сварганим процедуры установки и отображения времени по USART.

Отображение времени:

void ShowTime() {

printf("\fTime - %d :", ReadHour());
printf(" %d :", ReadMin());
printf(" %d ", ReadSeconds());
printf("\r\n*********************");
printf("\r\n Menu");
printf("\r\n 1 - Reload time");
printf("\r\n 2 - Setup time");

}

Функция отображает такую вот менюшку:

По клавише 1 – данные в терминале перезагружаются, я специально не стал делать постоянное отображение времени, чтобы не поймать левых косяков.  По клавише 2 запускается процедура установки времени:

void SetupTime() {

unsigned char state = 1;
unsigned char temp_min = 0;
unsigned char temp_maj = 0;
unsigned char temp = 0;

while(state){                //Установка часов
printf("\fEnter hours - ");
temp_maj = getch();
printf(" %c", temp_maj);
temp_min = getch();
printf("%c", temp_min);
temp = getch();
if (temp == 13) {
                temp_maj -= 48;
                temp_min -= 48;
                temp = temp_maj*10 + temp_min;
                if (temp < 24) {
                               SetHour(temp);
                               state = 0;
                               }
                }
}

state = 1;
while(state){              //Установка минут
printf("\fEnter minutes - ");
temp_maj = getch();
printf(" %c", temp_maj);
temp_min = getch();
printf("%c", temp_min);
temp = getch();
if (temp == 13) {
                temp_maj -= 48;
                temp_min -= 48;
                temp = temp_maj*10 + temp_min;
                if (temp < 61) {
                               SetMin(temp);
                               state = 0;
                               }
                }
}

state = 1;
while(state){              //Установка секунд
printf("\fEnter seconds - ");
temp_maj = getch();
printf(" %c", temp_maj);
temp_min = getch();
printf("%c", temp_min);
temp = getch();
if (temp == 13) {
                temp_maj -= 48;
                temp_min -= 48;
                temp = temp_maj*10 + temp_min;
                if (temp < 61) {
                               SetSeconds(temp);
                               state = 0;
                               }
                }
}

ShowTime();
}

Ну и кратенькое содержание main.c :

void main(void){

unsigned char input;
CMCON = 0x07;
INTCON=0;	// вырубаем прерывания
init_comms();	// инициализация USART
SetHour(15);    // записываем произвольное значение времени
SetMin(38);
SetSeconds(23);
ShowTime();     //отображаем менюшку

for(;;){
input = getch(); //опрос клавиши
switch (input) {
               case 49 : ShowTime();  //если 1 то обновляем экран
               break;
               case 50 : SetupTime(); //если 2 то устанавливаем время
               break;
               }
       }
}

Вот собственно и все, этого набора функций достаточно для работы, видео работы реального устройства:

Update: по просьбам выкладываю архив с проектом – RTC_clock.

А теперь еще и все исходники на репе.