Matrix - RTC/zh
Contents
1 介绍
- 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
- 引脚说明:
| 名称 | 描述 |
| SDA | I2C SDA |
| SCL | I2C SCL |
| 5V | 电源5V |
| GND | 地 |
3 工作原理
- DS1307控制寄存器用来控制SQW/OWT引脚的操作：
- 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 硬件连接
参考下图连接模块Matrix-RTC和NanoPi 2：
连接说明：
| Matrix-RTC | NanoPi 2 |
| SIB | Pin12 |
| SIA | Pin11 |
| SW | Pin7 |
| 5V | Pin2 |
| GND | Pin6 |
5.2 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。
5.3 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，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。
$ cp modules /media/rootfs/ -r $ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d $ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
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加载硬件驱动。
$ cd /modules $ insmod rtc-ds1307.ko
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：
该程序只是读写硬件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。
5.4 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; }
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; }
