Matrix - RTC/zh

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 2分支包含了Matrix对NanoPi 2的支持；
nanopi分支包含了Matrix对NanoPi的支持；
tiny4412分支包含了Matrix对Tiny4412的支持；
raspberrypi分支包含了Matrix对RaspberryPi的支持；

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matrix目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi连接使用

5.1 准备工作

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
注意：必须使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核。
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

5.2 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	NanoPi
SDA	Pin3
SCL	Pin5
5V	Pin4
GND	Pin6

5.3 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。

5.4 运行测试程序

拷贝库文件和测试程序到NanoPi的文件系统上

$ cp install/usr/bin/* nanopi_rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* nanopi_rootfs/lib/ -d

然后启动NanoPi，在Debian的shell终端中执行以下命令加载驱动

$ modprobe rtc-ds1307

运行模块Matrix-RTC的测试程序
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。

$ matrix-rtc

5.5 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;
}

6 与Tiny4412连接使用

6.1 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。

6.2 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

6.3 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。

6.4 运行测试程序

拷贝库文件和测试程序到Tiny4412的UbuntuCore的文件系统上

$ cp install/usr/bin/* tiny4412_rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* tiny4412_rootfs/lib/ -d

然后启动Tiny4412，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令加载驱动

$ modprobe bmp085-i2c

运行模块Matrix-RTC的测试程序
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。

$ matrix-rtc

6.5 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;
}

7 与RaspberryPi连接使用

8 与Arduino连接使用

9 相关资料

DS1307.pdf

Matrix - RTC/zh

Contents

1 介绍

2 特性

3 工作原理

4 下载Matrix源码

5 与NanoPi连接使用

5.1 准备工作

5.2 硬件连接

5.3 编译测试程序

5.4 运行测试程序

5.5 代码展示

6 与Tiny4412连接使用

6.1 准备工作

6.2 硬件连接

6.3 编译测试程序

6.4 运行测试程序

6.5 代码展示

7 与RaspberryPi连接使用

8 与Arduino连接使用

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