Arduino: библиотеки для работы с RTC DS1307,DS3231

разделы: Arduino, STM32duino, RTC, дата: 18 сентября 2017г.

В завершении прошлой статьи я приводил ссылку для проверки I2C модуля RTC DS3231. Для этого не надо устанавливать никакие библиотеки, достаточно скопировать текст программы в Arduino IDE и кликнуть на загрузку скетча в микроконтроллер. Это одинаково работает как в Arduino IDE, так и в MSP430 Energia и STM32duino.

Однако, больше чем для проверки этот пример не годится, и рано или поздно перед каждым встает вопрос написания своей библиотеки для полноценной работы с RTC. Отчет времени, с календарем или без, довольно распространенная штука, и этот код вы скорее всего будете тащить из проекта в проект. Т.е. это вещь которую проще один раз хорошо сделать, что бы потом к этому не возвращаться.

Сам я уже прошел по этому пути, но т.к. написанный код уже не умещался под спойлерами, поэтому пришлось написать полноценную Arduino - библиотеку. В заключение будет несколько примеров с использованием этой библиотеки, с тем, как на мой взгляд нужно правильно работать с DS1307/DS3231.

Но прежде чем "городить огород", предлагаю взглянуть на готовые решения, одобренные "патриархами" arduino.cc, а именно: библиотеки Time, DS1307RTC, а также DS3232RTC которая работает совместно с библиотекой Time.

    Для начала решим, что нам нужно от RTC типа DS1307/DS3231:
  • Автономный отчет времени, т.е. когда микроконтроллер при старте получает текущее время, а затем он уже считает время самостоятельно и не забивает I2C шину трафиком с RTC.
  • Отчет времени по SQW-выводу, когда RTC тактирует счетчик часов микроконтроллера через внешнее прерывание, и микроконтроллер самостоятельно рассчитывает календарные данные и текущее время.
  • Поддержка будильников.
  • Поддержка внесения поправок к ходу часов.
  • Периодическая синхронизация.

Вроде бы немного, и вроде бы несложно.

Весь код я буду тестировать на Arduino Nano, MSP430 Launchpad - Energia и на STM32duino - Blue Pill.

Общая концепция библиотек для работы со временем такая. Имеется базовая библиотека TIME которая ведет через функцию millis() расчет времени при запросе такого через функции библиотеки hour(), minute(), second() и т.д. Библиотека абстрагируется от аппаратной части того или иного хронометра. Она рассчитана на ведение календаря и отчет времени средствами самого микроконтроллера, без подключения RTC. Соответственно библиотеки DS3232RTC и DS1307RTC добавляют функции синхронизации микроконтроллера с RTC.

Читать дальше

Proteus8.x + MSP430x2xx: программная реализация I2C интерфейса, подключение устройств: RTC DS1307/DS3231, EEPROM AT24C512/AT24C32

разделы: MSP430, Proteus, I2C, RTC, дата: 5 апреля 2017г.

Полтора года назад я уже бегло рассматривал протокол I2C, теперь же настало время изучить его более подробно.

Попробуем написать программную реализацию протокола, рассмотрим "подводные камни" такой реализации, а также способы отладки шины I2C. Для обкатки алгоритма попробуем подключить следующие устройства на шине I2C: RTC DS1307/DS3231 и EEPROM AT24C512/AT24C32.

Для проектирования будет использована CAD Proteus_8.5. Для проверки на реальном железе будет использован чип MSP430G2453.

Часы реального времени на микросхеме DS1307

Итак, тренироваться будем на RTC DS1307, но здесь должен заметить, что данный чип относиться к 5-вольтовой логике поэтому с 3.3-вольтовым MSP430 он работать не будет. Заставить работать данную связку можно только в Proteus. Для тестирования на реальном железе я буду использовать DS3231 модуль. Однако для того чтобы понять I2C не нужен готовый модуль, он будет только мешать.

Суть проблемы

Когда не очень опытный радиолюбитель берет устройство на I2C, ему надо его как-то проверить, убедиться что оно хотя бы в принципе работает. Как это сделать? Обычно делается это на Arduino (я по крайней мере так делаю). Находится какой-нибудь скетч для проверки, и на нем проверяется.

Однако, при наличии проблем, как узнать в чем кроется загвоздка: в "косячной" библиотеке или в железке? Например, если мы загрузим этот скетч для работы с DS1307, и запустим его БЕЗ всякого модуля, то получим такую картинку:

Как видно, мы получили какие-то непонятные значения и если бы сбойная микросхема RTC была бы подключена, нам оставалось бы только гадать, где скрывается проблема: в коде или в железке.

И здесь проблема здесь не в низком качестве кода скетча. Если посмотрим API References:

Читать дальше

ATmega8 + аппаратный TWI модуль: "делаем распечатку памяти RTC DS1307"

разделы: I2C, RTC, AVR, дата: 27 сентября 2015г.

После UART, реализация TWI модуля на AVR кажется довольно корявой и без понимания I2C протокола будет не просто его освоить. Однако, если разобраться с "софтовой" эмуляцией протокола, то работа с TWI модулем уже не составит труда.

    Подробнейшие руководства по работе с TWI можно почитать здесь:
  1. chipenable.ru записи по тегу TWI
  2. AVR. Учебный Курс. Использование AVR TWI для работы с шиной IIC (i2c)

Не последне место в этом списке должно быть у официального аппнота: AVR315: Using the TWI module as I2C master

Если открыть руководство для ATmega8, на странице 156 раздел "Two-Wire Serial Interface", то там даже будет примерный набросок программы для работы с TWI:

Читать дальше

RTC модули DS1307 и DS3231 на I2C шине

разделы: Arduino, RTC, дата: 16 сентября 2015г.


модули ds1307 и ds3231

Модули реального времени на DS1307 и DS3231 изготовлены в связке c EEPROM AT24 на 32Кбайта. Все эти устройства работают на I2C/TWI шине и работа с ними рассмотрена в книге Юрия Ревича "Практическое программирование микроконтроллеров AVR" в главе двенадцатой.

I2C шина позволяет на свои два провода подключить множество устройств, но это довольно медленный интерфейс, который, к тому же, еще и ограничен максимальной скоростью самого медленного устройства на шине. Для DS1307 это 100кГц. TWI интерфейс Atmel соответствует первой спецификации I2C, который был принят в начале 80-х фирмой Philips.

    Т.е. имеем ограничения:
  1. максимальное количество устройств - 127,
  2. максимальная скорость шины 400кГц.

Это если использовать аппаратный TWI. Если делать программную эмуляцию интерфейса, как рассмотрено в книге Юрия Ревича, то таких ограничений конечно же не будет.

Связка RTC модуля c EEPROM насколько понимаю довольно распространенное схемотехническое решение. Вариантов использования - множество. Например, контроллер сигналов домофона: нужно сделать так, что бы ночью он не трезвонил. Добавление EEPROM позволит вести вести логирование вызовов домофона. Повторюсь, вариантов множество.

Итак, рассмотрим DS1307 поподробнее:

Читать дальше