中级
30 分钟

使用DS3231M和ATmega328P抢占时间先机

打卡:精准计时的秘密

RTC 10 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

RTC 10 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

使用先进的实时时钟确保准确的时间戳和数据同步,提升您的解决方案性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RTC 10 Click基于Analog Devices的DS3231M,这是一款低成本、极其精确的I2C实时时钟(RTC)。由于其高集成度,它提供了高时间精度,所需的外部组件非常少。它具有完整的RTC功能,提供可编程计数器、闹钟和具有可选择事件报告源的中断引擎。DS3231M本身的小尺寸使其可以用于空间非常受限的应用,包括可穿戴设备、医疗设备等。除了DS3231M,RTC 10 Click还配备了兼容3000TR电池座的钮扣电池座,适用于12mm纽扣电池。通过利用自动备用开关,当主电源端子没有电源供应时,IC能够使用外部电池电源,从而允许不间断运行。RTC可以维护秒、分钟、小时、天、日期、月份和年份信息。月底的日期会

自动调整为少于31天的月份,包括对闰年的校正。时钟可以在24小时或12小时格式下运行,带有AM/PM指示。提供两个可编程的时间报警和1Hz输出。地址和数据通过I2C双向总线串行传输。精密的温度补偿电压参考和比较器电路监控VCC的状态以检测电源故障,提供复位输出,并在必要时自动切换到备用电源。此外,RST引脚被监控为生成微处理器复位的按钮输入,并路由到mikroBUS™插座上的RST引脚。温度传感器、振荡器和数字调整控制逻辑形成高度准确的时间基准。控制器读取板载温度传感器的输出,并调整最终的1Hz输出以保持所需的精度。设备在工厂进行了微调,以在操作温度范围内保持紧密的精度。当设备由VCC

供电时,调整每秒进行一次。当设备由VBAT供电时,调整每10秒进行一次以节省电力。不经常调整1Hz时间基准不会影响设备的长期计时精度。设备还包含一个老化偏移寄存器,允许在工厂修正值上添加一个常数偏移(正或负)。I2C接口在VCC或VBAT处于有效电平时可访问。如果由于VCC丢失或其他事件导致连接到设备的微控制器复位,微控制器和设备的I2C通信可能会失去同步,例如,微控制器在读取设备数据时复位。当微控制器复位时,可以通过在观察到SDA为高电平时切换SCL来将设备的I2C接口置于已知状态。此时,微控制器应在SCL为高时将SDA拉低,生成START条件。

RTC 10 Click top side image
RTC 10 Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog ECG Output
PC0
AN
Reset
PD2
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RTC 10 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

此库包含RTC 10 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • rtc10_generic_write - 通用写入函数。

  • rtc10_generic_read - 通用读取函数。

  • rtc10_hw_reset - 硬件重置函数。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Rtc10 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is a real-time clock module.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enable's - I2C,
 * hardware reset, set start time and date, enable counting also, write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example which demonstrates the use of RTC 10 Click board.
 * RTC 10 Click communicates with register via I2C interface,
 * set time and date, enable counting and display time and date values,
 * also, display temperature value for every 1 sec.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs write on Usart Terminal changes for every 1 sec.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rtc10.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static rtc10_t rtc10;
static log_t logger;

uint8_t sec_flag;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void display_day_of_the_week( uint8_t day_of_the_week )
{
    if ( day_of_the_week == 1 )
    {
        log_printf( &logger, "      Monday    \r\n\n " );
    }
    if ( day_of_the_week == 2 )
    {
        log_printf( &logger, "      Tuesday   \r\n\n " );
    }
    if ( day_of_the_week == 3 )
    {
        log_printf( &logger, "     Wednesday  \r\n\n " );
    }
    if ( day_of_the_week == 4 )
    {
        log_printf( &logger, "     Thursday   \r\n\n " );
    }
    if ( day_of_the_week == 5 )
    {
        log_printf( &logger, "      Friday    \r\n\n " );
    }
    if ( day_of_the_week == 6 )
    {
        log_printf( &logger, "     Saturday   \r\n\n " );
    }
    if ( day_of_the_week == 7 )
    {
        log_printf( &logger, "      Sunday    \r\n\n " );
    }        
}

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    rtc10_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    rtc10_cfg_setup( &cfg );
    RTC10_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    rtc10_init( &rtc10, &cfg );

    Delay_ms( 1000 );
    
    sec_flag = 0xFF;

    log_printf( &logger, "------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "  Hardware  Reset   \r\n" );
    rtc10_hw_reset(  &rtc10 );
    Delay_ms( 1000 );

    // Set Time: 23h, 59 min and 50 sec
    rtc10_set_time(  &rtc10, 23, 59, 50 );
    Delay_ms( 10 );

    // Set Date: 6 ( Day of the week: Saturday ), 31 ( day ), 8 ( month ) and 2019 ( year )
    rtc10_set_date(  &rtc10,  6, 31, 8, 2019 );
    Delay_ms( 100 );

    log_printf( &logger, "-------------------  \r\n" );
    log_printf( &logger, "  Enable Counting  \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "     Start RTC      \r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------- \r\n" );
    rtc10_enable_counting(  &rtc10 );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t i;
    uint8_t time_hours = 0;
    uint8_t time_minutes = 0;
    uint8_t time_seconds = 0;

    uint8_t day_of_the_week = 0;
    uint8_t date_day = 0;
    uint8_t date_month = 0;
    uint8_t date_year = 0;
    
    float temperature;
    
    rtc10_get_time( &rtc10, &time_hours, &time_minutes, &time_seconds );
    Delay_ms( 100 );

    rtc10_get_date( &rtc10, &day_of_the_week, &date_day, &date_month, &date_year );
    Delay_ms( 100 );

    if ( sec_flag !=  time_seconds )
    {
        log_printf( &logger, " \r\n\n Time: %u:%u:%u  ", (uint16_t)time_hours, (uint16_t)time_minutes, (uint16_t)time_seconds );
        
        log_printf( &logger, "Date: %u. %u. 20%u. ", (uint16_t)date_day, (uint16_t)date_month, (uint16_t)date_year );
        display_day_of_the_week( day_of_the_week );
        
        if ( time_seconds == 0 )
        {
            temperature = rtc10_get_temperature( &rtc10 );

            log_printf( &logger, "\r\n\n Temp.:%.2f C", temperature);
        }
        log_printf( &logger, "--------------------------------------------" );

        sec_flag =  time_seconds;
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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