M41T11-RTC（实时时钟）

2022-10-25 21:43:52

一、理论准备

1. 主要器件：STM8单片机、M41T11时钟IC、32.768kHz晶振等。

2. 外围设备：烧录工具ST-Link/v2、串口、5v供电SATA线。

3. 主要思想：通过单片机对时钟IC进行写入和读取操作。

　　主设备：STM8单片机。提供SCL、SDA线，用于发送和读取数据，这里需要熟悉I2C协议；

　　从设备：M41T11时钟IC。内部有56Byte的NVRAM，前8个Byte寄存储找我们想要得到的数据。

（一）、M41T11引脚示意图及解释如下：

问题简单化了，我们只需要找到访问该时钟IC的方法，读取它的前8Byte即可解决问题。

对以上寄存器表做说明：

（1）读出来的数据为BCD码，所谓BCD码也就是binary-coded decimal format，例如读出Address 0的数据为0x56，及表示56秒；

（2）其中Address 0的D7位为ST（Stop bit），可以理解为时钟IC的使能位，当ST=1时停止，ST=0时开始；因此为了确保时钟IC处于工作状态，在上电后应该首先对时钟IC做Reset操作（即先使ST=1，后置ST=0）；

（3）Address 3存储Day（day of week）表示星期几，Address 4存储Date（day of month）表示几号；

（4）Address 7为控制寄存器默认为0xAF，其中默认OUT为1、FT为0；

（5）校验：当FT=1时，且在第7脚（FT/OUT）外加一个上拉电阻时，只要时钟IC正常工作（32.768kHz），就可以用示波器测得FT/OUT脚为512kHz左右；

（6）对于只需要实现简单的读取实时时间，寄存器中其他标志位暂时不做说明。

（二）、时钟IC作为从设备的地址

由图中可以看出，从地址由两部分组成，由7bit的“1101000”和1bit的R/W位共同组成一个Byte；

当为write mode时，R/W=0；当为read mode时，R/W=1；

所以当要写数据进时钟IC时，从地址为0xD0;当要读时钟IC中的数据时，从地址为0xD1；

值得注意的是，我的代码中没有体现，因为我的I2C内部实现了函数I2C_Send7bitAddress(SLAVE_ADDRESS, I2C_DIRECTION_TX)；其中SLAVE_ADDRESS为“1101000”，I2C_DIRECTION_TX相当于R/W；

4. Write mode：

（1）发送slave address 0xD0（时钟IC作为从设备的slave address为0xD0）；

（2）发送时钟IC的寄存器地址，如发送Address 0的地址0x00；

（3）发送要写入的数据，如设置ST为1，则发送数据0x80；

5. Read mode：

（1）发送slave address 0xD0；

（2）发送时钟IC的寄存器地址；

（3）想要得到的数据已经被传送后存到I2C的数据寄存器中，因此直接拿I2C->DR中的内容即可；

想要得到实时时间，需要读取前8Byte，只需重复Read mode 8次。

通过以上讲解，解决问题的思路应该相当清晰了，因此

二、解决步骤：

（1）关闭时钟IC：通过Write mode先将Address 0置0x80（最高位ST=1）；

（2）打开时钟IC并初始化：

- uint8_t timeData[7]={0x58,0x59,0x23,0x07,0x30,0x05,0x17}；
- 将寄存器的前7Byte初始化为timeData中的值，代表初始化时间为17年5月30日星期二23:59:58；
- 为了检验读取的正确性，不对第8位做初始化；
- 由于Address 0被初始化为0x58，最高位ST为0，所以时钟已经开启；

（3）Read mode 8次，对寄存器地址为0x00~0x06的寄存器做读操作，将每次读到的内容存放到 uint8_t curtime[8]数组中；

（4）将数组内容通过串口格式化输出到终端里，为了获取实时时间，死循环读取并输出到串口，通过终端中不停的打印信息，可以看到时间的变化。

三、核心代码：

在我的代码中，发送操作需要中断，并且从地址的发送已经在中断里实现自动发送；

 //real-time clock 

   //set ST 1

   I2C_ITConfig((I2C_IT_TypeDef)(I2C_IT_EVT | I2C_IT_BUF) , ENABLE);

   enableInterrupts();

   Tx_Idx = ;

   NumOfBytes =;

   TxBuffer[]=0x00;

   TxBuffer[]=0x80;

   I2C_Send();

   disableInterrupts();

   //set ST 0 and set the right time

   __IO uint8_t i,j;

   for(i=;i<;i++){

     I2C_ITConfig((I2C_IT_TypeDef)(I2C_IT_EVT | I2C_IT_BUF) , ENABLE);

     enableInterrupts();

     Tx_Idx = ;

     NumOfBytes =;

     TxBuffer[]=i;  //address

     TxBuffer[]=timeData[i];

     I2C_Send();

     disableInterrupts();

   }

   //issue read adddress

   while() {

     for(i=;i<;i++){

       I2C_ITConfig((I2C_IT_TypeDef)(I2C_IT_EVT | I2C_IT_BUF) , ENABLE);

       enableInterrupts();

       Tx_Idx = ;

       NumOfBytes =;

       TxBuffer[]=i;   //address

       I2C_Send();

       Rx_Idx = ;

       NumByteToRead =;

       I2C_Read();

       curtime[i] = RxBuffer[];

       uart2str(uartbuff,curtime[i],,,'');   //output press times

       printf("%s: ",uartbuff); 

       disableInterrupts();

     }

     printf("\n\r",uartbuff);

   }

RTC

函数解释：

　　uart2str(uartbuff,curtime[i],2,16,'0')为格式转换函数，意思是将curtime[i]以2位16进制输出，数据先存放在uartbuff中，再用printf打印到终端；

　　I2C_ITConfig((I2C_IT_TypeDef)(I2C_IT_EVT | I2C_IT_BUF) , ENABLE)为打开全局中断；

　　enableInterrupts()为打开中断；

　　disableInterrupts()为关闭中断；

　　Tx_Idx为写指针，指向当前要写入的位置，写后加一；Rx_Idx为读指针，指向当前要读取的位置，读后加一；

　　NumOfBytes为待写入数据的个数，写后减一；NumByteToRead为待读取数据的个数，读后减一；

　　TxBuffer[ ]为待写入的数据，RxBuffer[ ]为待读取的数据（即为I2C->DR的返回值）；

　　I2C_Send()为发送数据函数，I2C_Read()为读取数据函数，详细实现见STM8单片机的I2C（TwoBoards、DataExchange、Master）实现实例；

四、串口输出：

从左到右输出的分别是寄存器0~6的内容，即显示的是：

17年5月30日星期二23:59:58；

17年5月31日星期二23:59:59；

17年5月31日星期三00:00:00；

五、校验

（1）第7脚（FT/OUT）外加一个上拉电阻，即在FT/OUT脚和VCC供电脚之间加一个上拉电阻；

（2）修改Control Register（Address 7）中的FT 为1，即将默认的0xAF改为0xEF，同理用write mode将0xEF写入即可；

（3）用示波器检测第二脚（OSCO：Oscillator output）是否达到32.768kHz；

（4）若达到，再用示波器检测FT/OUT脚时候达到512kHz左右；若达到则验证正确。

注意事项：M41T11需要在32.768kHz的条件下才能正常工作，若用示波器测试OSCO（第2脚）输出频率达不到32.768kHz则需要在OSCI和OSCO间加一个32.768kHz的晶振，不出意外都是需要加上的。

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