DS1302 通信时序介绍

DS1302 我们前边也有提起过，是三根线，分别是 CE、I/O 和 SCLK，其中 CE 是使能线，SCLK 是时钟线，I/O 是数据线。前边我们介绍过了 SPI 通信，同学们发现没发现，这个 DS1302 的通信线定义和 SPI 怎么这么像呢？

事实上，DS1302 的通信是 SPI 的变异种类，它用了 SPI 的通信时序，但是通信的时候没有完全按照 SPI 的规则来，下面我们一点点解剖 DS1302 的变异 SPI 通信方式。先看一下单字节写入操作，如图15-11所示。

图15-11 DS1302 单字节写操作

然后我们再对比一下 CPOL=0/CPHA=0 情况下的 SPI 的操作时序，如图15-12所示。

图15-12 CPOL=0/CPHA=0 通信时序

图15-11和图15-12的通信时序，其中 CE 和 SSEL 的使能控制是反的，对于通信写数据，都是在 SCK 的上升沿，从机进行采样，下降沿的时候，主机发送数据。DS1302 的时序里，单片机要预先写一个字节指令，指明要写入的寄存器的地址以及后续的操作是写操作，然后再写入一个字节的数据。

对于单字节读操作，我就不做对比了，把 DS1302 的时序图贴出来，大家自己看一下即可，如图15-13所示。

图15-13 DS1302 单字节读操作

读操作有两处需要特别注意的地方。第一，DS1302 的时序图上的箭头都是针对 DS1302 来说的，因此读操作的时候，先写第一个字节指令，上升沿的时候 DS1302 来锁存数据，下降沿我们用单片机发送数据。到了第二个字数据，由于我们这个时序过程相当于 CPOL=0/CPHA=0，前沿发送数据，后沿读取数据，第二个字节是 DS1302 下降沿输出数据，我们的单片机上升沿来读取，因此箭头从 DS1302 角度来说，出现在了下降沿。

第二个需要注意的地方就是，我们的单片机没有标准的 SPI 接口，和 I2C 一样需要用 IO 口来模拟通信过程。在读 DS1302 的时候，理论上 SPI 是上升沿读取，但是程序是用 IO 口模拟的，所以数据的读取和时钟沿的变化不可能同时了，必然就有一个先后顺序。通过实验发现，如果先读取 IO 线上的数据，再拉高 SCLK 产生上升沿，那么读到的数据一定是正确的，而颠倒顺序后数据就有可能出错。这个问题产生的原因还是在于 DS1302 的通信协议与标准 SPI 协议存在的差异造成的，如果是标准 SPI 的数据线，数据会一直保持到下一个周期的下降沿才会变化，所以读取数据和上升沿的先后顺序就无所谓了；但 DS1302 的 IO 线会在时钟上升沿后被 DS1302 释放，也就是撤销强推挽输出变为弱下拉状态，而此时在51单片机引脚内部上拉的作用下，IO 线上的实际电平会慢慢上升，从而导致在上升沿产生后再读取 IO 数据的话就可能会出错。因此这里的程序我们按照先读取 IO 数据，再拉高 SCLK 产生上升沿的顺序。

下面我们就写一个程序，先将2013年10月8号星期二12点30分00秒这个时间写到 DS1302 内部，让 DS1302 正常运行，然后再不停的读取 DS1302 的当前时间，并显示在我们的液晶屏上。 /*Lcd1602.c 文件程序源代码***/ （此处省略，可参考之前章节的代码）

/*****************************main.c文件程序源代码******************************/#includesbitDS1302_CE=P1^7;sbitDS1302_CK=P3^5;sbitDS1302_IO=P3^4;bitflag200ms=0;//200ms定时标志unsignedcharT0RH=0;//T0重载值的高字节unsignedcharT0RL=0;//T0重载值的低字节voidConfigTimer0(unsignedintms);voidInitDS1302();unsignedcharDS1302SingleRead(unsignedcharreg);externvoidInitLcd1602();externvoidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*str);voidmain(){unsignedchari;unsignedcharpsec=0xAA;//秒备份，初值AA确保首次读取时间后会刷新显示unsignedchartime[8];//当前时间数组unsignedcharstr[12];//字符串转换缓冲区EA=1;//开总中断ConfigTimer0(1);//T0定时1msInitDS1302();//初始化实时时钟InitLcd1602();//初始化液晶while(1){if(flag200ms){//每200ms读取一次时间flag200ms=0;for(i=0;i<7;i++){//读取DS1302当前时间time[i]=DS1302SingleRead(i);}if(psec!=time[0]){//检测到时间有变化时刷新显示str[0]='2';//添加年份的高2位：20str[1]='0';str[2]=(time[6]>>4)+'0';//“年”高位数字转换为ASCII码str[3]=(time[6]&0x0F)+'0';//“年”低位数字转换为ASCII码str[4]='-';//添加日期分隔符str[5]=(time[4]>>4)+'0';//“月”str[6]=(time[4]&0x0F)+'0';str[7]='-';str[8]=(time[3]>>4)+'0';//“日”str[9]=(time[3]&0x0F)+'0';str[10]='';LcdShowStr(0,0,str);//显示到液晶的第一行str[0]=(time[5]&0x0F)+'0';//“星期”str[1]='';LcdShowStr(11,0,"week");LcdShowStr(15,0,str);//显示到液晶的第一行str[0]=(time[2]>>4)+'0';//“时”str[1]=(time[2]&0x0F)+'0';str[2]=':';//添加时间分隔符str[3]=(time[1]>>4)+'0';//“分”str[4]=(time[1]&0x0F)+'0';str[5]=':';str[6]=(time[0]>>4)+'0';//“秒”str[7]=(time[0]&0x0F)+'0';str[8]='';LcdShowStr(4,1,str);//显示到液晶的第二行psec=time[0];//用当前值更新上次秒数}}}}/*发送一个字节到DS1302通信总线上*/voidDS1302ByteWrite(unsignedchardat){unsignedcharmask;for(mask=0x01;mask!=0;mask<<=1){//低位在前，逐位移出if((mask&dat)!=0){//首先输出该位数据DS1302_IO=1;}else{DS1302_IO=0;}DS1302_CK=1;//然后拉高时钟DS1302_CK=0;//再拉低时钟，完成一个位的操作}DS1302_IO=1;//最后确保释放IO引脚}/*由DS1302通信总线上读取一个字节*/unsignedcharDS1302ByteRead(){unsignedcharmask;unsignedchardat=0;for(mask=0x01;mask!=0;mask<<=1){//低位在前，逐位读取if(DS1302_IO!=0){//首先读取此时的IO引脚，并设置dat中的对应位dat"=mask;}DS1302_CK=1;//然后拉高时钟DS1302_CK=0;//再拉低时钟，完成一个位的操作}returndat;//最后返回读到的字节数据}/*用单次写操作向某一寄存器写入一个字节，reg-寄存器地址，dat-待写入字节*/voidDS1302SingleWrite(unsignedcharreg,unsignedchardat){DS1302_CE=1;//使能片选信号DS1302ByteWrite((reg<<1)|0x80);//发送写寄存器指令DS1302ByteWrite(dat);//写入字节数据DS1302_CE=0;//除能片选信号}/*用单次读操作从某一寄存器读取一个字节，reg-寄存器地址，返回值-读到的字节*/unsignedcharDS1302SingleRead(unsignedcharreg){unsignedchardat;DS1302_CE=1;//使能片选信号DS1302ByteWrite((reg<<1)|0x81);//发送读寄存器指令dat=DS1302ByteRead()//读取字节数据DS1302_CE=0;//除能片选信号returndat;}/*DS1302初始化，如发生掉电则重新设置初始时间*/voidInitDS1302(){unsignedchari;unsignedcharcodeInitTime[]={//2013年10月8日星期二12:30:000x00,0x30,0x12,0x08,0x10,0x02,0x13};DS1302_CE=0;//初始化DS1302通信引脚DS1302_CK=0;i=DS1302SingleRead(0);//读取秒寄存器if((i&0x80)!=0){//由秒寄存器最高位CH的值判断DS1302是否已停止DS1302SingleWrite(7,0x00);//撤销写保护以允许写入数据for(i=0;i<7;i++){//设置DS1302为默认的初始时间DS1302SingleWrite(i,InitTime[i]);}}}/*配置并启动T0，ms-T0定时时间*/voidConfigTimer0(unsignedintms){unsignedlongtmp;//临时变量tmp=11059200/12;//定时器计数频率tmp=(tmp*ms)/1000;//计算所需的计数值tmp=65536-tmp;//计算定时器重载值tmp=tmp+12;//补偿中断响应延时造成的误差T0RH=(unsignedchar)(tmp>>8);//定时器重载值拆分为高低字节T0RL=(unsignedchar)tmp;TMOD&=0xF0;//清零T0的控制位TMOD|=0x01;//配置T0为模式1TH0=T0RH;//加载T0重载值TL0=T0RL;ET0=1;//使能T0中断TR0=1;//启动T0}/*T0中断服务函数，执行200ms定时*/voidInterruptTimer0()interrupt1{staticunsignedchartmr200ms=0;TH0=T0RH;//重新加载重载值TL0=T0RL;tmr200ms++;if(tmr200ms>=200){//定时200mstmr200ms=0;flag200ms=1;}}