RTC引入

何为实时时钟
real time clock，真实时间，就是所谓的xx年x月x日x时x分x秒星期x
RTC是SoC中一个内部外设，RTC有自己独立的晶振提供RTC时钟源，内部有一些寄存器用来记录时间（年月日时分秒星期）。一般情况下为了在系统关机时时间仍然在走，还会给RTC提供一个电池供电。

RTC在早期的单片机应用中是外置的，后来因为这个功能比较基础比较常用，比较高端的单片机或者SOC就将RTC直接内置了，所以我这里就当RTC是内部外设，但其实在操作上，没有本质的区别。

时序

时序：字面意思，时序就是时间顺序，实际上在通信中时序就是通信线上按照时间顺序发生的电平变化，以及这些变化对通信的意义就叫时序。 

注意，时序的横轴的时间，所以对于字节是先发低位还是先发高位，可以看谁在前谁在后，在前的先发，在后的后发。

DS1302

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。

引脚图：

DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：

• RST 复位
• I/O 数据线
• SCLK 串行时钟

Vcc2为主电源，VCC1为后备电源。

X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。

RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。

当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。

I/O为串行数据输入输出端（双向）。SCLK为时钟输入端。

具体内容详见DS1302数据手册：ds1302中文资料 - 百度文库

以下记录本人容易搞错的地方：

1、时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式；

2、DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关；

3、寄存器中存放的数据位为BCD码形式；

操作DS1302的大致过程，就是将各种数据写入DS1302的寄存器，以设置它当前的时间和格式。然后使DS1302开始运作，DS1302时钟会按照设置情况运转，再用单片机将其寄存器内的数据读出。再用液晶显示，就是我们常说的简易电子钟。

DS1302的寄存器样式如下，我们看到：

第7 位永远都是1；

第6 位，1表示RAM，寻址内部存储器地址；0表示CK，寻址内部寄存器；

第5位到第1位，为RAM或者寄存器的地址；

最低位，高电平表示RD：即下一步操作将要“读”；低电平表示W：即下一步操作将要“写”。

下面来看看寄存器地址和对应的值：

SEC：秒寄存器，注意具体右边内容：低四位为SEC，高的次三位为10SEC，最高位CH为DS1302 的运行标志，当CH=0时，DS1302内部时钟运行，反之CH=1时停止；

MIN：分寄存器；

HR：时寄存器，最高位为12/24 小时的格式选择位，该位为1时表示12小时格式。当设置为12小时显示格式时，第5位的高电平表示下午（PM）；而当设置为24 小时格式时，第5位为具体的时间数据。

DATE：日寄存器；

MONTH：月寄存器；

DAY：周寄存器，注意一周只有7天，所以该寄存器只有低三位有效，周一到周日；

YEAR：年寄存器；

CONTROL：写保护寄存器，当该寄存器最高位WP为1时，DS1302 只读不写，所以要在往DS1302 写数据之前确保WP为0；

TRICKLE CHARGE REGISTER：涓细电流充电设置寄存器，我们知道，当DS1302掉电时，可以马上调用外部电源保护时间数据。该寄存器就是配置备用电源的充电选项的。其中高四位（4个TCS）只有在1010 的情况下才能使用充电选项；低四位的情况，与DS1302内部电路有关。

CLOCK BURST：批量读写操作设置寄存器，设置该寄存器后，可以对DS1302的各个寄存器进行连续写入。DS1302的另外一种读写方式。笔者还没用过，感兴趣的朋友可以尝试。

寄存器定义表：

单字节读写时序图如下：

可参考时序图写程序

注意：

1、从最低位开始传送数据。（是不是说不管是主到从，还是从到主，都是最低位开始）

2、时序图中有的信号是高低电平的形式，但是有的是以方框的形式表示的，这代表它可能是高电平，也可能是低电平，一般都是数据信号的时序表示，里面放的是要发送或者接收的数据。

浅析SPI总线协议

SPI接口是一种同步串行总线（Serial Peripheral Interface）多用于实时时钟、Flash存储器（如NOR Flash&Nand Flash），ADC、LCD控制器等外围器件的通讯接口。大大增强了处理器的外设扩展能力。

SPI是一种全双工、高速的、同步的通信总线。

SPI接口至少有4根线，分别是CS、SCLK、MOSI、MISO

SPI接口的一些缩写
SSEL：slave select，常常也被写作CS（chip select）或SS（slave select）
SCK：serial clock，常常也写作SCLK或SCL
MISO：master input slave output，常常被简写为SO（slave output，也有说是serial output）
MOSI：master output slave input，常常被简写为SI（slave input，也有说是serial input）

SCLK是同步信号，一般由主控来控制；

CS代表片选信号，不同的从设备，不同的电平使能；

MOSI英文全称是Master Output Slave Input，主输出从输入；

MISO英文全称是Slave Input Master Output，从输入主输出。

片选示意图：

极性和相位（了解）：

CPOL ：Clock Polarity（时钟极性 ）
CPHA ：Clock Phase（时钟相位）
时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。

时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设的时钟相位和极性应该一致。

上升沿读，则下降沿写；反之上升沿写，则下降沿读。

极性和相位一般重点关注从设备，主设备根据从设备的时序要求进行编程即可。

SPI和串口

串口通信中，有起始位，有停止位；但是SPI中没有，发完8个字节后，接着发，继续发。其步调是由时钟信号统一协调的。

串口因为是异步的，没有统一的工作时钟，所以要事先规定好波特率，起始位和停止位。也正因为没有统一时钟，所以容易出错。

另外，SPI和串口都没有应答机制。有没有接收到发送方也不知道。

SPI没有特定的空闲时状态，也没有固定的上升沿下降沿读写，有几种模式搭配。

SPI单线通讯模式
SPI单线模式是将原来的两根数据线改成一根，通讯方式变成了半双工的通讯方式，在接线上，只需要三根线分别是SCLK、I/O、CS。

DS1302采用的就是这种模式（引脚名称可能不同，但原理是一样的）。

DS1302读写数据

/************************************************************
日期：2022年7月26日
作者：星辰
文件内容：RTC
**************************************************************/
 
#include
#include
 
typedef unsigned char uchar;
 
sbit DSIO = P3^4;
sbit CE = P3^5;
sbit SCLK = P3^6;
    
/*************************************************************
函数入口
**************************************************************/
void main()
{ 
 
    ……
    
}
 
/*************************************************************
写入时钟
**************************************************************/
void RtcWrite(uchar regAddr, uchar regValue)
{
    uchar i = 0, j = 0;
    SCLK = 0;
    CE = 1;
    
    //写入8位控制字节
    for(i; i < 8; i++)
    {
        DSIO = regAddr & 0x01;
        regValue >>= 1;
        SCLK = 1;
        _nop_();
        SCLK = 0;
        _nop_();
    }
    
    //写入8位数据字节
    for(j; j < 8; j++)
    {
        DSIO = regAddr & 0x01;
        regValue >>= 1;
        SCLK = 1;
        _nop_();
        SCLK = 0;
        _nop_();
    }
    
    SCLK = 0;
    CE = 0;
}
 
/*************************************************************
读取时钟
返回值：读取到的寄存器的值
**************************************************************/
uchar RtcRead(uchar regAddr)
{
    uchar i = 0, j = 0;
    uchar tempBit = 0;
    uchar rtcResult = 0;
    SCLK = 0;
    CE = 1;
    
    //写入8位控制字节
    for(i; i < 8; i++)
    {
        DSIO = regAddr & 0x01;
        regAddr >>= 1;
        SCLK = 1;
        _nop_();
        SCLK = 0;
        _nop_();
    }
    
    //读取数据，从设备从低位开始传输，所以主设备也是从低位开始读
    for(j; j < 8; j++)
    {
        tempBit = DSIO;
        rtcResult |= (tempBit << j);
        SCLK = 1;
        _nop_(); 
        SCLK = 0;
        _nop_(); 
    }
    
    SCLK = 0;
    CE = 0;
    DSIO = 0;   //防止出现FF现象
    
    return rtcResult;
}

总结来说，对于数据的写入和读取是这样的：

都是从最低位开始读或者写。

写数据时，先把一位二进制数放到IO口，然后构建上升沿，就可以将数据发送出去。

读数据时，先构建下降沿，这时候数据就到了IO口，我们将其读出来即可。

重点注意：

另外，在DS1302的代码编写中，常会遇到一个问题：读出来的时间数据，经常会看到FF，一般是在前一个单元是偶数的时候会出现，比如：

有两种解决方法：

1、硬件上在IO线上设置10K的电阻做弱上拉处理。
2、如果没有做弱上拉，也有办法解决。在代码的读取寄存器时序之后，加一个将IO置为低电平的代码进去，就可以了。

BCD码

DS1302是用BCD码（8421码）来显示时间的。

那什么是BCD码呢？

BCD码是一种数字编码，这种计数编码有个特点：很像10进制和16进制的结合。看起来很像10进制（29下来是30而不是2A），BCD码实际是用十六进制来表示的模拟十进制数（就比如BCD码的21，其实在计算机中就是0x21，但是代表的就是十进制21）。
BCD码中只有0-9，而没有ABCDEF等字目。

换一种说法：BCD码其实就是看起来很像十进制数的十六进制数。意思就是：BCD码本质上是十六进制数，但是因为他没有ABCDEF，所以看起来很像十进制数。

对于上面提到的寄存器定义表，其实没太看明白。

实际上，要读哪个寄存器的数据，读出来的就是要的数据，比如读秒读出来的8位二进制数为：00000011，用十六进制表示就是0x03，代表的就是当前处于第3秒。

如果要写入8秒，那么就写入0x08即可。

有个疑惑，如果写入12/24小时制的选择位，不是就会影响到数据位吗？这个是啥情况没想明白，后面再查阅资料补充，当前不赘述。

重点在理解BCD码的应用和意义。

小补充：

如何拆分十进制的各个位？比如21，则21/10得到十位数，21%10得到个位数；

十六进制如何拆分数据？比如0x21，>>七位可获取高位，&上0x01可获得低位。

对于计算机来说，移位和位运算是最喜欢的，速度很快，而十进制的计算比较麻烦，尤其是除法运算，效率其实很低。