Projeto 'Epoch' - Parte3 - Software

Vamos começar a examinar o software pelas rotinas de interface do microcontrolador PIC com o módulo de relógio DS1302.

Como vimos na parte anterior, a ligação do DS1302 ao PIC é feita por três sinais: CE, SCLK e I/O. O sinal CE (chip enable) deve ser colocado em nível "1" para inicial uma operação e só ser retornado a "0" ao seu final. O sinal SCLK (serial clock) determina quando cada bit deve ser lido ou escrito na linha I/O. Os sinais CE e SCLK são sempre comandados pelo microcontrolador, o sinal I/O é bi-direcional.

As transferência de dados são compostas por bytes (8 bits). O primeiro byte de toda transferência é enviado do microcontrolador para o DS1302 e determina a operação que será realizada e endereça um registrador do relógio ou uma posição da memória Ram do DS1302:


Os bits são transferidos serialmente do menos significativo para o mais. Os bits devem ser enviados pelo transmissor na borda de descida de SCLK e lidos pelo receptor na borda de subida. A figura abaixo mostra os ciclos básicos de leitura e escrita de um byte:


O byte de comando possui 5 bits de endereçamento. No acesso ao relógio, existem 9 registradores; na Ram são 31 posições. Nos dois casos o endereço 11111 indica o modo burst. Neste modo, múltiplos bytes são transferidos com o endereço começando em zero e incrementando automaticamente a cada byte lido ou escrito. A figura abaixo mostra um resumo dos registradores e endereços:


Um cuidado necessário ao escrever nos registradores do relógio é que é preciso desprotegê-los primeiro (escrevendo 0 em WP).

Para concluir esta descrição do DS1302, vejamos o funcionamento do circuito de carga da bateria. O DS1302 alimenta a bateria a partir da sua própria alimentação (no caso 5V), podendo colocar em série 1 ou 2 diodos (para reduzir a tensão) e um dentre 3 resistores (para limitar a corrente):


A programação que usei coloque em série os dois diodos e a resistência de 2K. Desta forma, a tensão máxima será 5 - 2*0,7 = 3,6V e a máxima corrente (supondo a bateria totalmente zerada) será 3.6V / 2K = 1,8 mA.

Vamos, finalmente, ao código. As rotinas abaixo são responsáveis pelo envio e recepção de bytes:

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1. #define  DS1302_CE   PIN_B0  
2. #define  DS1302_IO   PIN_B1  
3. #define  DS1302_SCLK PIN_B2  
4.   
5. // Envia um byte ao DS1302  
6. void DS1302_TxByte (byte b)  
7. {  
8.   int i;  
9.    
10.   set_tris_b (0xF8); // I/O é output  
11.   for (i = 0; i < 8; i++)  
12.   {  
13.      if (b & 1)  
14.         output_high (DS1302_IO);  
15.      else  
16.         output_low (DS1302_IO);  
17.      delay_us (1);  
18.      output_high (DS1302_SCLK);  
19.      delay_us (1);  
20.      output_low (DS1302_SCLK);  
21.      b = b >> 1;  
22.   }  
23.   set_tris_b (0xFA); // I/O volta a ser input  
24. }  
25.   
26. // Recebe um byte do DS1302  
27. byte DS1302_RxByte ()  
28. {  
29.   int i;  
30.   byte dado;  
31.    
32.   for (i = 0; i < 8; i++)  
33.   {  
34.      delay_us (1);  
35.      dado = dado >> 1;  
36.      if (input (DS1302_IO))  
37.         dado |= 0x80;  
38.      output_high (DS1302_SCLK);  
39.      delay_us (1);  
40.      output_low (DS1302_SCLK);  
41.   }  
42.   return dado;  
43. }  

#define  DS1302_CE   PIN_B0
#define  DS1302_IO   PIN_B1
#define  DS1302_SCLK PIN_B2

// Envia um byte ao DS1302
void DS1302_TxByte (byte b)
{
  int i;
 
  set_tris_b (0xF8); // I/O é output
  for (i = 0; i < 8; i++)
  {
     if (b & 1)
        output_high (DS1302_IO);
     else
        output_low (DS1302_IO);
     delay_us (1);
     output_high (DS1302_SCLK);
     delay_us (1);
     output_low (DS1302_SCLK);
     b = b >> 1;
  }
  set_tris_b (0xFA); // I/O volta a ser input
}

// Recebe um byte do DS1302
byte DS1302_RxByte ()
{
  int i;
  byte dado;
 
  for (i = 0; i < 8; i++)
  {
     delay_us (1);
     dado = dado >> 1;
     if (input (DS1302_IO))
        dado |= 0x80;
     output_high (DS1302_SCLK);
     delay_us (1);
     output_low (DS1302_SCLK);
  }
  return dado;
}

Usando estas rotinas, fica fácil implementar a leitura e escrita tanto em um registrador do relógio como em todos eles (modo burst):

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1. // Alguns registradores do DS1302  
2. #define  DS1302_WP    0x0E  
3. #define  DS1302_TC    0x10  
4. #define  DS1302_CBURST 0x3E  
5.   
6. // Lê relogio em modo burst  
7. void DS1302_ReadClock (byte *regs)  
8. {  
9.   byte i;  
10.   
11.   output_high (DS1302_CE);  
12.   delay_us (4);  
13.   DS1302_TxByte (DS1302_CBURST | 0x81);  
14.   for (i = 0; i < 8; i++)  
15.   {  
16.      *regs++ = DS1302_RxByte ();  
17.      delay_us (4);  
18.   }  
19.   output_low (DS1302_CE);  
20. }  
21.   
22. // Escreve relogio em modo burst  
23. void DS1302_WriteClock (byte *regs)  
24. {  
25.   byte i;  
26.   
27.   DS1302_Write (DS1302_WP, 0x00);  
28.   DS1302_Write (DS1302_TC, 0xA9); // tricle charger, 2 diodes, 2Kohms  
29.   
30.   output_high (DS1302_CE);  
31.   delay_us (4);  
32.   DS1302_TxByte (DS1302_CBURST | 0x80);  
33.   for (i = 0; i < 8; i++)  
34.   {  
35.      DS1302_TxByte (*regs++);  
36.      delay_us (4);  
37.   }  
38.   output_low (DS1302_CE);  
39. }  
40.   
41. // Lê um byte de um endereço do DS1302  
42. byte DS1302_Read (byte ender)  
43. {  
44.   byte result;  
45.    
46.   output_high (DS1302_CE);  
47.   delay_us (2);  
48.   DS1302_TxByte (ender | 0x81);  
49.   result = DS1302_RxByte ();  
50.   delay_us (2);  
51.   output_low (DS1302_CE);  
52.   return result;  
53. }  
54.   
55. // Escreve um byte em um endereço do DS1302  
56. void DS1302_Write (byte ender, byte dado)  
57. {  
58.   output_high (DS1302_CE);  
59.   delay_us (2);  
60.   DS1302_TxByte (ender | 0x80);  
61.   DS1302_TxByte (dado);  
62.   delay_us (2);  
63.   output_low (DS1302_CE);  
64. }  

// Alguns registradores do DS1302
#define  DS1302_WP    0x0E
#define  DS1302_TC    0x10
#define  DS1302_CBURST 0x3E

// Lê relogio em modo burst
void DS1302_ReadClock (byte *regs)
{
  byte i;

  output_high (DS1302_CE);
  delay_us (4);
  DS1302_TxByte (DS1302_CBURST | 0x81);
  for (i = 0; i < 8; i++)
  {
     *regs++ = DS1302_RxByte ();
     delay_us (4);
  }
  output_low (DS1302_CE);
}

// Escreve relogio em modo burst
void DS1302_WriteClock (byte *regs)
{
  byte i;

  DS1302_Write (DS1302_WP, 0x00);
  DS1302_Write (DS1302_TC, 0xA9); // tricle charger, 2 diodes, 2Kohms

  output_high (DS1302_CE);
  delay_us (4);
  DS1302_TxByte (DS1302_CBURST | 0x80);
  for (i = 0; i < 8; i++)
  {
     DS1302_TxByte (*regs++);
     delay_us (4);
  }
  output_low (DS1302_CE);
}

// Lê um byte de um endereço do DS1302
byte DS1302_Read (byte ender)
{
  byte result;
 
  output_high (DS1302_CE);
  delay_us (2);
  DS1302_TxByte (ender | 0x81);
  result = DS1302_RxByte ();
  delay_us (2);
  output_low (DS1302_CE);
  return result;
}

// Escreve um byte em um endereço do DS1302
void DS1302_Write (byte ender, byte dado)
{
  output_high (DS1302_CE);
  delay_us (2);
  DS1302_TxByte (ender | 0x80);
  DS1302_TxByte (dado);
  delay_us (2);
  output_low (DS1302_CE);
}