单片机常用芯片总结（二）——DS1302时钟芯片

一、芯片介绍

DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。
RTC(Real Time Clock)：实时时钟，是一种集成电路，通常称为时钟芯片。

二、芯片引脚定义

DS1302电路图如下：

其内部结构框图如下：

三、寄存器定义

相关寄存器如下：

其中，第一行的CH表示时钟暂停控制位，置1表示时钟暂停，置0表示时钟静止；倒数第二行的WP表示write protect（写保护），置1表示写入操作无效；最后一行的TCS用于控制涓流充电，一般不进行设置，其他部分放在第四章进行介绍。

四、命令字

命令字如下：

• 第0位表示读还是写（置1表示读，置0表示写）；
• 第1-5位表示地址（秒地址为0，分钟地址为10，…）；
• 第6位表示操作RAM还是时钟CK（置1表示操作RAM，置0表示操作CK）；
• 第7位：固定为1；

举个例子，对时钟操作、秒地址操作、读：
10000001（0x81）
对时钟操作、秒地址操作、写：
10000000（0x80）
这与上方第三章寄存器中的读地址和写地址是对应的。

五、时序图与数据读写

时序图：

三个引脚：CE（使能端）、SCLK（时钟）和I/O（数据）。

规定：在时钟的上升沿，I/O口的数据将会被写入，在时钟的下降沿，时钟芯片的数据将会被读出。

5.1 单字节写步骤（Write）

Step1：将CE置1；
Step2：命令字（I/O）发两个字节：第一个字节是命令字（先发最低位R/W），第二个字节是数据；【一位一位依次发送】
Step3：SCLK给上升沿，将命令字最低位写入单片机；
Step4：将SCLK置回0；
Step5：SCLK给上升沿，将命令字次低位写入单片机；
Step6：将SCLK置回0；
…（依次循环8次）
Step7：SCLK给上升沿，将数据最低位写入单片机；
Step8：将SCLK置回0；
Step9：SCLK给上升沿，将数据次低位写入单片机；
Step10：将SCLK置回0；
…（依次循环8次）
Step11：将CE置0；
（每个上升沿写入数据）

代码示例：

//单字节写,Command为命令字(地址)，Data为要写入的数据
void DS1302_WriteByte(unsigned char Command,Data){
	unsigned char i;
	DS1302_CE=1;
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i);//0000 0001 左移
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Data&(0x01<<i);//0000 0001 左移
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
	}
	DS1302_CE=0;
}

5.2 单字节读步骤（Read）

Step1：将CE置1；
Step2：命令字（I/O）发两个字节：第一个字节是命令字（先发最低位R/W），第二个字节是数据；【一位一位依次发送】
Step3：SCLK给上升沿，将命令字最低位写入单片机；
Step4：将SCLK置回0；
Step5：SCLK给上升沿，将命令字次低位写入单片机；
Step6：将SCLK置回0；
…（依次循环8次）
Step7：SCLK给下降沿，将数据最低位读出；
Step8：将SCLK置回0；
Step9：SCLK给下降沿，将数据次低位读出；
Step10：将SCLK置回0；
…（依次循环8次）
Step11：将CE置0；
Step12：将I/O置0；
（每个下降沿读出数据）

【注意】：需要注意的是，从上述时序图中可以看出，单字节写（Write）有16个脉冲，而单字节读（Read）只有15个脉冲，因为当最后一个命令字的上升沿之后的下降沿数据马上就读出来了，如下图所示。

因此这里编写代码时需要调整顺序，对DS1302_SCLK先给0再给1，正好进行切分：

代码示例：

//DS1302读一个字节，Command为命令字(地址)，Data为读出的数据
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char Command){
	unsigned char i,Data=0x00;
	DS1302_CE=1;
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_IO=Command&(0x01<<i);//0000 0001 左移
//		DS1302_SCLK=1;
//		DS1302_SCLK=0;
		DS1302_SCLK=0;
		DS1302_SCLK=1;		
	}
	for(i=0;i<8;i++){
		DS1302_SCLK=1;
		DS1302_SCLK=0;
		if(DS1302_IO){Data=Data|(0x01<<i);}
	}
	DS1302_CE=0;
	DS1302_IO=0;//清零

	return Data;
}

六、BCD码

6.1 问题描述

Question：在利用DS1302进行操作时，假设我们对秒（0x80）写入初始值1（Data=0x01），每隔一秒它会进行+1，但是当它加到9之后，马上变成16了，这是什么原因呢？
（1——>2——>…——>8——>9——>16——>17——>…）

这里要引入BCD码的概念。
DS1302寄存器数据不是以二进制进行存储的，而是以BCD码进行存储的。
BCD码（Binary Coded Decimal‎），用4位二进制数来表示1位十进制数。

例：0001 0011表示13，1000 0101表示85，0001 1010不合法（因为1010无法表示十进制数）

在十六进制中的体现：0x13表示13，0x85表示85，0x1A不合法

6.2 问题原因

现象的原因：在BCD码中，0000 1001表示数字9，而0001 0000表示数字10，而0001 0000转为十进制数字为16，因此才会在这里造成突变。

再回过头来看一下寄存器，0-3位存的是秒，4-6位存的是10秒。

6.3 解决方案

DS1302写数据时需要将十进制数据转为BCD码的形式，读数据时需要将BCD码转为十进制数据形式。
BCD码转十进制：DEC=BCD/16*10+BCD%16; （2位BCD）
十进制转BCD码：BCD=DEC/10*16+DEC%10; （2位BCD）

解释：BCD/16表示将数据的高四位取出（作为十位），BCD%16表示将低四位取出（作为个位）。

参考：以上相关图片和资源均参考自DS1302时钟芯片的数据手册，关于中英文相关数据手册可以参考资源：https://download.csdn.net/download/didi_ya/85170337

ok，以上便是本文的全部内容了，如果对你有所帮助，记得点个赞哟~