» » DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом
Информация к новости
  • Просмотров: 55645
  • Автор: administrator
  • Дата: 6 марта 2008
  • 0
6 марта 2008

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

Категория: Полезная информация

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

 

Далее переведено Д.С. Иоффе (dsioffe@da.ru) с другом Stylusом исключительно для собственного понятия. Никакие претензии не принимаются.

 

Описание

DS1307 - часы реального времени с последовательным интерфейсом - низкая потребляемая мощность, полный BCD календарь, часы плюс 56 байтов энергонезависимого статического ОЗУ. Адрес и данные передаются последовательно через 2-проводную двунаправленную шину. Часы / календарь хранят следующую информацию: секунды, минуты, часы, день, дату, месяц и год. Конец месяца автоматически подстраивается для месяцев, в которых менее 31 дня, включая поправку для високосного года. Часы работают в 24-часовом или 12-часовом формате с индикатором AM/PM. DS1307 имеет встроенную схему контроля питания, которая обнаруживает пропадание питания и автоматически переключает схему на питание от батареи.

Работа

DS1307 работает как ведомое устройство на последовательной шине. Для доступа к нему надо установить состояние START и передать код идентификации устройства, сопровождаемый адресом регистра. К последующим регистрам можно обращаться последовательно, пока не установлено состояние STOP. Когда Vсс падает ниже 1.25 x Vbat, устройство прекращает связь и сбрасывает адресный счетчик. В это время оно не будет реагировать на входные сигналы, чтобы предотвратить запись ошибочной информации. Когда Vcc падает ниже Vbat, устройство переключается в режим хранения с низким потреблением. При включении питания устройство переключает питание с батареи на Vcc, когда напряжение питания превысит Vbat + 0. 2V, и реагирует на входные сигналы, когда Vcc станет более 1.25 x Vbat. Функциональная схема на рисунке 1 показывает главные элементы часов реального времени с последовательным интерфейсом. Следующие параграфы описывают функцию каждого вывода.

 

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом


Рисунок 1. Функциональная схема DS1307

Описания сигналов

Vcc, GND - постоянное напряжение питания. Vcc = + 5 вольт. Когда питание находится в пределах нормы, устройство полностью доступно, и данные могут быть записаны и считаны. Когда к устройству подключена трёхвольтовая батарея и Vcc ниже 1.25 x Vbat, чтение и запись запрещены. Однако отсчёт времени при этом работает. Когда Vcc падает ниже Vbat, питание ОЗУ и отсчёта времени переключается на внешнюю батарею 3 В.

Vbat - вход батареи для любого стандартного 3 вольтового литиевого элемента или другого источника энергии. Для нормальной работы напряжение батареи должно поддерживаться между 2.5 и 3.5 В. Уровень, при котором запрещён доступ к часам реального времени и пользовательскому ОЗУ,  установлен внутренней схемой равным 1.25 x Vbat. Литиевая батарея ёмкостью 35 mAh или больше достаточна для питания DS1307 в течение более чем 10 лет при отсутствии питания.

SCL (Последовательный Тактовый Вход) - SCL используется, чтобы синхронизировать передачу данных через последовательный интерфейс.

SDA (Вход/Выход Последовательных Данных) - SDA - вход / выход данных для 2-проводного последовательного интерфейса. Это выход с открытым стоком, который требует внешнего притягивающего резистора.

SQW/OUT (Меандр / Выходной Драйвер) - Когда бит SQWE установлен в 1, на выходе SQW/OUT вырабатываются импульсы в форме меандра одной из четырех частот: 1 Hz, 4 КГЦ, 8 КГЦ, 32 КГЦ. Вывод SQW/OUT - с открытым стоком, требует внешнего притягивающего резистора.

X1, X2 - выводы для подключения стандартного кристалла кварца 32.768 КГЦ. Внутренняя схема генератора рассчитана на работу с кристаллом, имеющим номинальную емкость (CL) 12.5 pF.

Адресное пространство часов и ОЗУ

Карта адресов для RTC и регистров ОЗУ DS1307 показана на рисунке 2. Регистры RTC расположены по адресам от 00h до 07h. Регистры ОЗУ расположены по адресам от 08h до 3Fh. Во время многобайтового доступа, когда указатель адреса достигает 3Fh, конца пространства ОЗУ, он возвращается к 00h, началу пространства часов.

Примечание переводчика:

Состояния регистров DS 1307 при включении питания (числа двоичные):

(установлено экспериментально при помощи внутрисхемного эмулятора микропроцессора)

seconds  10000000 - значит, при включении питания часы стоят!

minutes   0

hours      0

day         1

date        1

month     1

year        0

control    11

 

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом
DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

 

Часы и календарь

Информацию о времени и дате получают, считывая соответствующие регистры. Регистры часов показаны на рисунке 3. Время и календарь устанавливаются или инициализируются путём записи байтов в соответствующие регистры. Содержание регистров времени и календаря хранится в двоично-десятичном (BCD) формате. Бит 7 Регистра 0 - это бит остановки часов (CH). Когда этот бит установлен в 1, генератор остановлен. Когда сброшен в ноль, генератор работает.

DS1307 может работать в 12-часовом или 24-часовом режиме. Бит 6 регистра часов задаёт один из этих режимов. Когда он равен 1, установлен 12-часовой режим. В 12-часовом режиме высокий уровень бита 5 сообщает о послеполуденном времени. В 24-часовом режиме бит 5 - второй бит 10 часов (20-23 часа).

Регистр управления


Регистр управления DS1307 предназначен для управления работой вывода SQW/OUT.

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

 

OUT (управление выходом): Этот бит управляет выходным уровнем на выводе SQW/OUT, когда генерация меандра запрещена. Если SQWE = 0, логический уровень на выводе SQW/OUT равен 1, если OUT = 1, и 0 - если OUT = 0.

SQWE (Разрешение меандра): Когда этот бит установлен в 1, разрешается генерация меандра. Частота меандра зависит от значений битов RS0 и RS1.

RS (Выбор частоты): эти биты управляют частотой меандра, когда его генерация разрешена. В таблице 1 показаны частоты, которые могут быть заданы RS битами.

 

 

 

показаны частоты, которые могут быть заданы RS битами

2-проводная последовательная шина

DS1307 поддерживает двунаправленные 2-проводную шину и протокол передачи данных. Устройство, которое посылает данные на шину, называется передатчиком, а устройство, получающее данные - приемником. Устройство, которое управляет передачей, называется ведущим. Устройства, которые управляются ведущим - ведомые. Шина должна управляться ведущим устройством, которое вырабатывает последовательные такты (SCL), управляет доступом к шине, и генерирует состояния СТАРТ и СТОП. DS1307 работает как ведомое на 2-проводной шине. Типичная конфигурация шины, использующая этот 2-проводной протокол, показана на рисунке 4.

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

 

Определен следующий протокол шины:

- передача данных может быть начата только тогда, когда шина не занята.

- в течение передачи данных сигнал на линии данных должен оставаться постоянным всегда, когда на линии тактов высокий уровень. Изменения на линии данных в то время, когда на линии тактов высокий уровень, будут интерпретироваться как сигналы управления.

Соответственно, были определены следующие состояния шины:

Шина свободна. На обеих линиях: данных и тактов высокий уровень.

Начало передачи данных: переход линии данных от высокого уровня к низкому при высоком уровне на линии тактов определяет условие СТАРТ.

Остановка передачи данных: переход линии данных от низкого уровня к высокому, в то время как на линии тактов высокий уровень, определяет условие СТОП.

Правильные данные: линия считается находящейся в состоянии передачи данных, когда после состояния СТАРТ уровень на линии данных не изменяется во время высокого уровня на линии тактирования. Он должен изменяться только во время низкого уровня тактового сигнала. Имеется один тактовый импульс на бит данных. Каждая передача данных начинается с состояния СТАРТ и заканчивается состоянием СТОП. Число байтов данных, переданных между этими состояниями, не ограничено и определяется ведущим  устройством. Информация передаётся байтами, и каждый приемник посылает подтверждение с девятым битом.

Подтверждение: каждое принимающее устройство, когда оно адресовано, обязано произвести подтверждение после приема каждого байта. Ведущее устройство должно произвести дополнительный тактовый импульс, который связан с этим подтверждающим битом. Подтверждающее устройство должно притянуть к земле линию SDA в течение подтверждающего тактового импульса так, чтобы на линии SDA низкий уровень удерживался в течение высокого уровня подтверждающего тактового импульса. Конечно, должны быть приняты во внимание времена установки и удержания. При получении данных от ведомого ведущий должен сообщить о конце данных ведомому,  не генерируя подтверждающий бит на последнем байте, который был передан от ведомого. В этом случае, ведомый должен установить на линии данных высокий уровень, чтобы позволить ведущему установить состояние СТОП.

Передача данных

На рисунках 5, 6, и 7 подробно показано, как передаются данные по 2-проводной шине. В зависимости от состояния бита R/W при передаче, как показано на рисунках 6 и 7, возможны два типа передачи данных:

 DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом 

1. Данные передаются от ведущего к ведомому. Первый байт, переданный ведущим - адрес ведомого. Затем следуют байты данных. Ведомый возвращает подтверждающий бит после каждого полученного байта. Данные передаются, начиная со старшего бита (MSB).

2. Данные передаются от ведомого к ведущему. Первый байт (адрес ведомого) передаётся ведущим. Тогда ведомый возвращает подтверждающий бит. Затем ведомый передаёт байты данных. Ведущий возвращает подтверждающий бит после всех полученных байтов, кроме последнего. В конце последнего полученного байта, возвращается "неподтверждение". Ведущее устройство генерирует все тактовые импульсы и состояния СТАРТ и СТОП. Передача заканчивается формированием состояния СТОП или повторного состояния СТАРТ. Так как повторное состояние СТАРТ является также началом следующей последовательной передачи, шина не будет освобождена. Данные передаются старшим битом (MSB) вперёд. DS1307 может использовать следующие два способа:

1. Режим ведомого приемника (режим записи DS1307): Последовательные данные и такты получены через SDA и SCL. После передачи каждого байта передаётся подтверждающий бит. Состояния СТАРТ и СТОП опознаются как начало и конец последовательной передачи. Распознавание адреса выполняется аппаратно после приема адреса ведомого и бита направления (См. рисунок 6). Байт адреса содержит семибитный адрес DS1307, равный 1101000, сопровождаемым битом направления (R/W), который при записи равен 0. После получения и расшифровки байта адреса DS1307 выдаёт подтверждение на линии SDA. После того, как DS1307 подтверждает адрес ведомого и бит записи, ведущий передает адрес регистра DS1307. Тем самым будет установлен указатель регистра в DS1307. Тогда ведущий начнет передавать байты данных в DS1307, который будет подтверждать каждый полученный байт. По окончании записи ведущий сформирует состояние СТОП.

2. Режим ведомого передатчика ( режим чтения из DS1307): Первый байт принимается и обрабатывается как в режиме ведомого приёмника. Однако в этом режиме бит направления укажет, что направление передачи изменено. Последовательные данные передаются по SDA от DS1307, в то время как последовательные такты - по SCL в DS1307. Состояния СТАРТ и СТОП опознаются как начало и конец последовательной передачи (См. рисунок 7). Байт адреса - первый байт, полученный после того, как ведущим сформировано состояние СТАРТ. Байт адреса содержит семибитный адрес DS1307, равный 1101000, сопровождаемым битом направления (R/W), который при чтении равен 1. После получения и расшифровки байта адреса DS1307 выдаёт подтверждение на линии SDA. Тогда DS1307 начинает передавать данные, начинающиеся с адреса регистра, на которые указывает указатель регистра. Если указатель регистра не записан перед инициированием режима чтения, то первый адрес, который читается - это последний адрес, оставшийся в указателе регистра. DS1307 должен получить "Неподтверждение", чтобы закончить чтение.

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

NOTES:

1. All voltages are referenced to ground.

2. Logic zero voltages are specified at a sink current of 5 mA at V CC =4.5V, V OL =GND for capacitive loads.

3. I CCS specified with V CC =5.0V and SDA, SCL=5.0V.

4. V CC =0V, V BAT =3V.

5. After this period, the first clock pulse is generated.

6. A device must internally provide a hold time of at least 300 ns for the SDA signal (referred to the V IHMIN of the SCL signal) in order to bridge the undefined region of the falling edge of SCL.

7. The maximum t HD:DAT has only to be met if the device does not stretch the LOW period (t LOW ) of the SCL signal.

8. C B – total capacitance of one bus line in pF.

9. I CCA – SCL clocking at max frequency = 100 KHz.

10. SCL only.

11. SDA and SQW/OUT

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

DS1307 часы реального времени с последовательным интерфейсом

 

 

 

 

 

 

 

 

Метки к статье: DS1307, модули

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
<
Perforator

9 декабря 2008 16:03

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Хотел написать что-то оригинальное, но видно фантазии нету, так что просто спасибо wink
<
Петрон

5 апреля 2009 02:06

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Ну просто ничего не понятно, здесь непомешал бы кусок готовой програмы для дальнейших воплощений идей. В bascom avr есть пример роботы с DS1307, но не понятно как выводить данные на индикацию. Или может это я чего не догнал
<
administrator

5 апреля 2009 03:40

Информация к комментарию
  • Группа: Администраторы
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: 26.02.2008
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 65
  • Комментариев: 747
Петрон, "на индикацию" куда? в баскоме пример рабочий проблем не вижу...
<
Петрон

6 апреля 2009 01:51

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Я затупил, извеняюсь. Разобрался, все просто до безобразия
<
gfer

16 апреля 2009 23:32

Информация к комментарию
  • Группа: Гости
  • ICQ: {icq}
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 0
Капризная штука. То работает то нет.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.