Matrix - RTC/zh

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English

1 介绍

Matrix-RTC.png
  • DS1307串行实时时钟是一种低功耗,完整的二进制编码的十进制(BCD)时钟/日历加56位字节的NV SRAM。地址和数据通过IIC串行传输,双向总线。
  • 时钟/日历提供秒、分、时、日、星期、月和年的信息。月的最后一天自动调整月的日数少于31天,包括闰年的修正。时钟运行24小时或者12小时格式与AM/PM指标。

2 特性

  • I2C串口接口
  • 56字节、电池支持、通用的RAM和无限写道
  • 8-Pin DIP和8-Pin SO
  • 操作温度在-40度到85度
  • PCB尺寸(mm):24x32

Matrix-RTC PCB.png

  • 引脚说明:
名称 描述
SDA I2C SDA
SCL I2C SCL
5V 电源5V
GND

3 工作原理

  • DS1307控制寄存器用来控制SQW/OWT引脚的操作:

Matrix-RTC PIN.png

  • DS1307中的时间寄存器地址编码为00H-07H,而具有掉电保护的RAM寄存器的地址编码为08H-3FH。当地址指针指向RAM的最后一个地址3FH时,若进行多字节操作,则地址指针将会复位而指向00H,这样原来存在00H的数据将会丢失。
  • DS1307的各类时间数据均以BCD码的格式存贮在

相应的时间寄存器中,具体分配为: 00H:秒;01H:分;02H:小时;03H:星期;04H: 日期;05H:月;06H:年;07H:控制字。

  • DS1307支持I2C协议。设备发送数据到总线被定义为一个发射器和一个接收设备接收数据。DS1307的操作时序实际上就是I2C总线时序。

总线上传送的一帧数据为一个字节。

  • 在对DS1307进行数据写入时,应先将日历时钟信息存放于单片机内部从45H开始的:8个RAM单元,而从DS1307读出的数据同样需存放在其中。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的,统一由一个仓库进行管理:git://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

  • nanopi分支用于支持NanoPi;
  • nanopi2分支用于支持NanoPi 2;
  • tiny4412分支用于支持Tiny4412;
  • raspberrypi分支用于支持RaspberryPi;

在主机PC上安装git,以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库

$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录,里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 准备工作

在NanoPi 2上运行Debian系统,然后在主机PC上安装并使用相应的编译器,参考wiki: NanoPi_2 & How to Build the Compiling Environment
注意: 只有使用s5p4418-nanopi2-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi 2内核源代码并编译:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git
$ cd linux-3.4.y
$ git checkout s5p4418-nanopi2-matrix
$ make nanopi2_linux_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的uImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下,把该uImage替换掉SD卡boot分区上的uImage即可。

5.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-RTC和NanoPi 2:
Matrix-RTC_nanopi_2

连接说明:

Matrix-RTC NanoPi 2
SIB Pin12
SIA Pin11
SW Pin7
5V Pin2
GND Pin6

5.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库,切换到nanopi2分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意:请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。
编译成功后库文件位于install/lib目录下,而测试程序则位于install/usr/bin目录下,模块Matrix-RTC对应的测试程序为matrix-rtc。

5.4 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑,可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs,执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi 2,上电启动,在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-RTC的测试程序。

$ matrix-rtc

注意:此模块并不支持热插拔,启动系统前需要确保硬件连接正确。

运行效果:
matrix-rtc_nanopi_shell

该程序只是简单的读写硬件RTC,如果想设置Debian的系统时间,可执行以下命令,假设当前时间为"2016-11-17 17:26:01":

$ date -s "2016-11-17 17:26:01"
$ hwclock -w -f /dev/rtc1

设置完成后,就算重启系统,时间仍然是准确的。

5.5 代码展示

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd, retval;
    struct rtc_time rtc_tm;
    const char *rtc = default_rtc;
    const char *date_time = default_date_time;
 
    switch (argc) {
    case 3:
        rtc = argv[1];
        date_time = argv[2];
        break;
    case 1:
        break;
    default:
        fprintf(stderr, "usage:  rtctest [rtcdev] [year mon day hour min sec]\n");
        return 1;
    }
 
    fd = open(rtc, O_RDONLY);
 
    if (fd ==  -1) {
        perror(rtc);
        exit(errno);
    }
    fprintf(stderr, "RTC Driver Test Example.\n");
 
    sscanf(date_time, "%d %d %d %d %d %d",
            &rtc_tm.tm_year,
            &rtc_tm.tm_mon,
            &rtc_tm.tm_mday,
            &rtc_tm.tm_hour,
            &rtc_tm.tm_min,
            &rtc_tm.tm_sec); 
    rtc_tm.tm_year -= 1900;
    rtc_tm.tm_mon -= 1;
    retval = ioctl(fd, RTC_SET_TIME, &rtc_tm);
    if (retval == -1) {
        perror("RTC_SET_TIME ioctl");
        exit(errno);
    }
 
    fprintf(stderr, "Set RTC date/time is %d-%d-%d, %02d:%02d:%02d.\n",
        rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_year + 1900,
        rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
 
    /* Read the RTC time/date */
    retval = ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &rtc_tm);
    if (retval == -1) {
        perror("RTC_RD_TIME ioctl");
        exit(errno);
    }
 
    fprintf(stderr, "Read RTC date/time is %d-%d-%d, %02d:%02d:%02d.\n",
        rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_year + 1900,
        rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
 
    fprintf(stderr, "Test complete\n");
    close(fd);
    return 0;
}


6 与NanoPi连接使用

在NanoPi上运行Debian系统,然后在主机PC上安装并使用相应的编译器,参考wiki: NanoPi & How to Build the Compiling Environment
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi内核源代码并编译:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下,把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage,重新制作SD卡即可。

6.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-RTC和NanoPi:
Matrix-RTC_nanopi

连接说明:

Matrix-RTC NanoPi
SDA Pin3
SCL Pin5
5V Pin4
GND Pin6

6.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库,切换到nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意:请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下,而测试程序则位于install/usr/bin目录下,模块Matrix-RTC对应的测试程序为matrix-rtc。

6.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑,可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs,执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi上电启动,在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-RTC的测试程序。

$ matrix-rtc

注意:此模块并不支持热插拔,启动系统前需要确保硬件连接正确。

运行效果:
matrix-rtc_nanopi1_shell

该程序只是简单的读写硬件RTC,如果想设置Debian的系统时间,可执行以下命令,假设当前时间为"2016-11-17 17:26:01":

$ date -s "2016-11-17 17:26:01"
$ hwclock -w -f /dev/rtc1

设置完成后,就算重启系统,时间仍然是准确的。

6.4 代码展示

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd, retval;
    struct rtc_time rtc_tm;
    const char *rtc = default_rtc;
    const char *date_time = default_date_time;
 
    switch (argc) {
    case 3:
        rtc = argv[1];
        date_time = argv[2];
        break;
    case 1:
        break;
    default:
        fprintf(stderr, "usage:  rtctest [rtcdev] [year mon day hour min sec]\n");
        return 1;
    }
 
    fd = open(rtc, O_RDONLY);
 
    if (fd ==  -1) {
        perror(rtc);
        exit(errno);
    }
    fprintf(stderr, "RTC Driver Test Example.\n");
 
    sscanf(date_time, "%d %d %d %d %d %d",
            &rtc_tm.tm_year,
            &rtc_tm.tm_mon,
            &rtc_tm.tm_mday,
            &rtc_tm.tm_hour,
            &rtc_tm.tm_min,
            &rtc_tm.tm_sec); 
    rtc_tm.tm_year -= 1900;
    rtc_tm.tm_mon -= 1;
    retval = ioctl(fd, RTC_SET_TIME, &rtc_tm);
    if (retval == -1) {
        perror("RTC_SET_TIME ioctl");
        exit(errno);
    }
 
    fprintf(stderr, "Set RTC date/time is %d-%d-%d, %02d:%02d:%02d.\n",
        rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_year + 1900,
        rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
 
    /* Read the RTC time/date */
    retval = ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &rtc_tm);
    if (retval == -1) {
        perror("RTC_RD_TIME ioctl");
        exit(errno);
    }
 
    fprintf(stderr, "Read RTC date/time is %d-%d-%d, %02d:%02d:%02d.\n",
        rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_year + 1900,
        rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
 
    fprintf(stderr, "Test complete\n");
    close(fd);
    return 0;
}

7 与Tiny4412连接使用

7.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》,在Tiny4412上运行UbuntuCore系统,然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意:只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

7.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-RTC和Tiny4412:
Matrix-RTC_tiny4412

连接说明:

Matrix-RTC Tiny4412
SDA CON18 SDA
SCL CON18 SCL
5V CON18 5V
GND CON18 GND

7.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库,切换到tiny4412分支

$ cd matrix
$ git checkout tiny4412

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意:请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下,而测试程序则位于install/usr/bin目录下,模块Matrix-RTC对应的测试程序为matrix-rtc。

7.4 运行测试程序

将带有UbuntuCore系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑,可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs,执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到Tiny4412的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入Tiny4412,上电启动,在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-RTC的测试程序。

$ matrix-rtc

注意:此模块并不支持热插拔,启动系统前需要确保硬件连接正确。

运行效果:
matrix-rtc_tiny4412_shell

该程序只是简单的读写硬件RTC,如果想设置Debian的系统时间,可执行以下命令,假设当前时间为"2016-11-17 17:26:01":

$ date -s "2016-11-17 17:26:01"
$ hwclock -w -f /dev/rtc1

设置完成后,就算重启系统,时间仍然是准确的。

7.5 代码展示

static const char default_rtc[] = "/dev/rtc0";
static const char default_date_time[] = "2015 9 15 1 1 1";
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd, retval;
    struct rtc_time rtc_tm;
    const char *rtc = default_rtc;
    const char *date_time = default_date_time;
 
    switch (argc) {
    case 3:
        rtc = argv[1];
        date_time = argv[2];
        break;
    case 1:
        break;
    default:
        fprintf(stderr, "usage:  rtctest [rtcdev] [year mon day hour min sec]\n");
        return 1;
    }
 
    fd = open(rtc, O_RDONLY);
 
    if (fd ==  -1) {
        perror(rtc);
        exit(errno);
    }
    fprintf(stderr, "RTC Driver Test Example.\n");
 
    sscanf(date_time, "%d %d %d %d %d %d",
            &rtc_tm.tm_year,
            &rtc_tm.tm_mon,
            &rtc_tm.tm_mday,
            &rtc_tm.tm_hour,
            &rtc_tm.tm_min,
            &rtc_tm.tm_sec); 
    rtc_tm.tm_year -= 1900;
    rtc_tm.tm_mon -= 1;
    retval = ioctl(fd, RTC_SET_TIME, &rtc_tm);
    if (retval == -1) {
        perror("RTC_SET_TIME ioctl");
        exit(errno);
    }
 
    fprintf(stderr, "Set RTC date/time is %d-%d-%d, %02d:%02d:%02d.\n",
        rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_year + 1900,
        rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
 
    /* Read the RTC time/date */
    retval = ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &rtc_tm);
    if (retval == -1) {
        perror("RTC_RD_TIME ioctl");
        exit(errno);
    }
 
    fprintf(stderr, "Read RTC date/time is %d-%d-%d, %02d:%02d:%02d.\n",
        rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_year + 1900,
        rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
 
    fprintf(stderr, "Test complete\n");
    close(fd);
    return 0;
}

8 与RaspberryPi连接使用

9 与Arduino连接使用

10 相关资料

DS1307.pdf