单片机实践 (Part 2)

1.14 RTC实时时钟

SPI

SPI: 串行外设接口, Serial Peripheral Interface
包括之前使用的阵列LED
概念: 3线或4线, 同步(SCLK), 主从, 串行
UART需要时钟才能发送，SPI要只需要通过SCLK电平就可以简单实现时钟同步的功能，简单很多

DS1302

RTC: Real-Time Clock
DS1302是DALLAS公司的时钟芯片
外接32.768KHz晶振
通过SPI读写DS1302的时间
读写都需要在IO传输2个字节，第一个字节是寄存器的地址，选择年月日时分秒，第二子节设置的是寄存器的值(value)

rtc.h

#ifndef __RTC_H_
#define __RTC_H_

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <8051.h>

typedef unsigned int word;
typedef unsigned char byte;

// 定义DS1302的引脚
#define DSIO  P3_4
#define RST   P3_5
#define SCLK  P3_6
#define _nop_() __asm NOP __endasm

char* getRTC();
byte read(byte addr);

#endif

rtc.c

#include "rtc.h"

// 秒分时日月周年
// __code让sdcc将数组放在ROM中，而不是默认的RAM
__code byte READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d};

char *getRTC() {
  byte time[7];

  byte i = 0;
  // 读取7个字节的时钟信号：秒分时日月周年
  for (i = 0; i < 7; ++i) {
    time[i] = read(READ_RTC_ADDR[i]);
  }

  char result[30];
  // BCD编码: 只有0-9，没有A-F, 通过16进制表示10进制, 0x21表达十进制21
  sprintf(result, "%x %x %x %x %x %x %x\r\n", time[0], time[1], time[2],
          time[3], time[4], time[5], time[6]);
  return result;
}

byte read(byte addr) {
  byte result = 0;
  byte i = 0;
  byte bit = 0;

  // initial
  RST = 0;
  _nop_();

  SCLK = 0;
  _nop_();

  RST = 1;
  _nop_();

  for (i = 0; i < 8; ++i) {
    DSIO = addr & 0x01;
    addr >>= 1;
    SCLK = 1;
    _nop_();
    SCLK = 0;
    _nop_();
  }

  _nop_();

  for (i = 0; i < 8; ++i) {
    bit = DSIO;
    result |= bit << i;
    SCLK = 1;
    _nop_();
    SCLK = 0;
    _nop_();
  }

  RST = 0;
  _nop_();
  SCLK = 1;
  _nop_();
  DSIO = 0;
  _nop_();
  DSIO = 1;
  _nop_();
  return result;
}

app.c

#include <8051.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#include "rtc.h"

typedef unsigned int word;
typedef unsigned char byte;

void delay(word i);
void init();
void loop();
void sendByte(byte);
void sendString(char *string);

void main() {
  init();
  while (true) {
    loop();
  }
}

void init() {
  SCON = 0x50; // 0b 0101 0000
  TMOD = 0x20; // set timer1 as 8-bit auto reload mode
  PCON = 0x80;
  TH1 = TL1 = 0xf3;

  TR1 = 1; // timer1 start run
  ES = 1;  // enable uart interrupt
  EA = 1;  // open master inerrupt switch
}

void loop() {

  char* datetime = getRTC();
  sendString(datetime);
  // sendString("hello world\n");
  P1_0 = !P1_0;
  delay(65535);
}

void sendByte(byte data) {
  SBUF = data;
  while (!TI)
    ;
  TI = 0;
}

void sendString(char *string) {
  while (*string) {
    sendByte(*string++);
  }
}

void delay(word i) {
  while (i--)
    ;
}

注:

char*有内存泄露，知道就好，不fix了
代码不断0,1的依据就是DS1302数据手册的时序图，这是参考时序图所得到的硬件操作，不要从逻辑层面理解

1.15 I2C通信和EEPROM

ROM: 只读，程序存储
RAM: 随机读写
PROM: Program ROM, 支持用户实现一次烧录的ROM (一次写)
EPROM: Erasable PROM, 支持重复的PROM (多次写)
EEPROM: Electrically EPROM, 通过电信号进行编程的EPROM (电信号多次写)
通过EEPROM实现程序运行过程中数据的持久化

I2C

总线式结构，可以一对多，三线(GND, SDA, SCL)形成一个总线(bus)，在总线上可以挂多个设备(最多可以挂100多个设备)，SPI只能挂1个，这是最大的区别，通过从地址(slave address)来区分
不适合传输语音视频，在kbps级别
I2C底层时序: 起始信号、停止信号、发送字节、读取字节
- 起始信号: SCL保持高时，SDA给出一个下降沿
- 结束信号: SCL保持高时，SDA给出一个上升沿
I2C定义了4个时许，然后不同的芯片在这个基础上建立各自高层逻辑，比如EEPROM的AR24Cxx
从地址一般有3部分组成: 硬件固有+引脚配置+R/W

AD和DA转换

A: analog, 模拟的
D: digital, 数字的

LCD

LCD: Liquid Crystal Display (液晶显示屏), 由液态晶体组成的显示屏
LED: Light Emitting Diode (发光二极管), 由发光二极管组成的显示屏
控制器和驱动器
LCD1602, 表示16x2, 一行16个字符，一共2行，目前几乎不用
- 控制接口: RS (Select), R/W(Read or Write), E(Enable)
- 数据接口: D0 - D7 (1字节并行)
- RS=1时，D0-D7传输的是数据，RS=0，传输的命令
- 底层时序
- 高层时序
LCD12864, 128x64pixel
- PCB转接板: 软排线到针脚的转换
- SPI

nonocast / hello-zhulaoshi

单片机实践 (Part 2) #3

1.14 RTC实时时钟

SPI

DS1302

1.15 I2C通信和EEPROM

AD和DA转换

LCD