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使用DS3231M和STM32G431RB抢占时间先机

打卡:精准计时的秘密

RTC 10 Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

RTC 10 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

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

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog ECG Output
PA15
AN
Reset
PC12
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
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
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 Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
BarGraph 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU MB 1 Micro B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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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