1 引言

實時時鐘（RTC）器件是一種能提供日歷/時鐘、數據存儲等功能的專用集成電路，常常用作各種計算機系統的時鐘信號源和設置參數的存儲電路。它具有計時準確、耗電低和體積小等特點，特別是在各種嵌入式系統諸如照相機、洗衣機等智能家電中得到廣泛的應用。隨著集成電路技術的不斷發展，RTC器件的新品也不斷推出，美國的Xicor 和Dallas公司推出了X1203、X1228 和DS1302、DS1616等新品。這些新品不僅具有準確的RTC，還有大容量的存儲器、溫度傳感器和A/D數據采集通道等，已成為集RTC、數據采集和存儲于一體的綜合功能器件，特別適用于以微控制器為核心的嵌入式系統。這些器件與微控制器之間的接口大都采用連線簡單的串行接口，但其通信時序是比較復雜的，怎樣利用高效的編程語言設計出通信程序就顯得尤為重要。本文以DS1616與微控制器的通信過程為例，在介紹通信組成和原理后，重點討論了用C51編寫其通信程序的過程和方法。

2 串行通信接口構成及工作原理

由于微控制器具有內嵌功能很強的CPU內核特點，因此微控制器用于數據傳輸獨具智能化的優勢。利用其智能化的特點就可以構成連線簡單的串口通信，諸如I2C、SPI、MICROWIRE和CAN ［3］等串行總線接口。這些串口由2～3根線連接，分為同步和異步。

DS1616是一種具有數據采集功能的實時時鐘器件，由控制邏輯、實時時鐘、通信接口等電路和溫度傳感器、A/D轉換器、存儲器等部分構成。片外32.768 kHz石英晶體和內部振蕩電路產生的時鐘信號經分頻后得到相應日歷/時間寄存器的計時值；控制邏輯電路根據控制寄存器的設定值實現計時、溫度數據采集、A/D轉換和通信方式等的控制；DS1616的存儲器采用分頁結構，每頁共有32個字節。第0頁和第1頁為實時時鐘和特殊功能寄存器，特殊功能寄存器有兩個控制寄存器和兩個狀態寄存器；第2頁為用戶非易失 RAM；第17頁到第19頁用來存儲報警時間標簽和持續時間；第64頁到71頁用來存儲直方圖數據；第128頁到191頁2k字節用來存儲記錄數據；第3到第16頁、20到63 頁、68到127頁及192以上為將來擴展預留。用戶只能修改實時時鐘RTC、特殊功能寄存器和非易失 RAM的數據，其余存儲空間只能讀不能寫，存儲器的每個單元都有一個16位地址。CPU通過給控制寄存器寫入相應控制字來確定其工作方式，讀取狀態寄存器值判斷其狀態，采集數據在2k字節的存儲器中讀取。

DS1616有兩種通信方式，即同步和異步通信方式。當COMSEL端置高電平后，DS1616與微控制器之間實現三線同步通信，實現對片內存儲器的單字節讀寫和頁數據讀。圖1給出了與AT89C51微控制器的連接關系。輸入端接收高電平后就啟動所有的數據傳送。的輸入有兩種功能：首先，置高電平后接通控制邏輯，允許命令、地址、數據序列送入/讀出片內移位寄存器；其次，置低電平后終止單字節或多字節數據的傳送。SCL是移位同步時鐘，通過每個SCLK時鐘的上升沿把每位數據寫入DS1616，下降沿讀出DS1616的逐位數據。傳送的數據都是從低位到高位逐位寫入/讀出。每次傳送的數據由命令字節、地址和數據三部分構成，時序如圖2所示，地址視不同的訪問單元而定。DS1616的讀寫過程是由命令字節控制的，共有5個命令字節，其功能如表1 所示。

3 通信程序設計

C語言是目前公認的最為流行的一種計算機高級程序設計語言。為了使C語言更加貼近硬件，使微控制器的開發者從艱苦的匯編語言設計中解脫出來，縮短開發周期，美國Archimedes和Franklin Software公司在90年代推出了適于以MCS51為內核的微控制器的高級程序開發工具C51。目前C51 主要有Archimedes和Franklin兩種版本，兩種版本均符合ANSI C的標準［4］。

下面通過C51編譯器的編程，說明通信程序的編寫方法，其中 WriteB（）為寫入單字節、ReadB（）為讀出單字節，Wait（）為等待，Delay（）延時函數用匯編程序實現。

#include

#define uchar unsigned char

#define SCL P3_5

#define IO P3_6

#define RST P3_7

extern void WriteB（ uchar ）; //向DS1616寫入一個字節函數 extern uchar ReadB（）; //從DS1616中讀取一個字節函數

extern void Wait（）;//等待

extern void Delay（ uchar ）; //延時函數

uchar data Data［32］;//存放32字節內容的數組

3.1 向DS1616指定單元中寫入一個字節的函數

void WDS1616（ uchar Address， uchar Data ）

{

SCL = 0;

RST = 1;//開始通訊

WriteB（ 0x22 ）; Wait（）;//發送寫字節命令22H

WriteB（ Address ）; Wait（）; //發送地址

WriteB（ Data ）; Wait（）;//發送數據

RST = 0;//結束通訊

}

3.2 讀取頁數據的函數

void RPageDS1616（ uchar AddressH， uchar AddressL ）

{

uchar i;

RST = 1;//開始通訊

Wait（）;

WriteB（ 0x33 ）;Wait（）;//發送讀頁節命令33H

WriteB（ AddressH ）; Wait（）; //發送高位地址

WriteB（ AddressL ）; Wait（）; //發送低位地址

for（ i = 0; i 《 32; i++ ）

{

Data = ReadB（）;//獲取一頁數據

Wait（）;

}

IO = 0;

RST = 0; //結束通訊

SCL = 0;

}

3.3 啟動DS1616立即進行A/D轉換或溫度檢測， 并將數據存入相應寄存器的函數

void RDS1616（ ）

{

RST = 1;//開始通訊

WriteB（ 0x55 ）;//發送命令

IO = 0;

RST = 0;//結束通訊

SCL = 0; }

3.4 初始化DS1616并讀取數據的主程序

void main（）

{//COMSEL為高電平，DS1616采用同步通訊 RST = 0;//通訊復位

WDS1616（ 0x0e， 0x40 ）; Wait（）;//允許執行內存清0命令

WriteB（ 0xA5 ）; Wait（）;//清除寄存器和RAM

WDS1616（ 0x0d， 0x01 ）; Wait（）;//設置采樣速率為每分鐘一次

WDS1616（ 0x29， 0x41 ）; Wait（）;//啟動溫度傳感器

WDS1616（ 0x00， 0x32 ）; Wait（）;//設置秒寄存器為32s

WDS1616（ 0x01， 0x59 ）; Wait（）;//分寄存器為59min

WDS1616（ 0x02， 0x20 ）; Wait（）;//20h

WDS1616（ 0x03， 0x05 ）; Wait（）;//星期五

WDS1616（ 0x04， 0x05 ）; Wait（）;//5號

WDS1616（ 0x05， 0x84 ）; Wait（）;//4月份，并且是20世紀（Y2K = 1）

WDS1616（ 0x06， 0x02 ）; Wait（）;//02年

while（1）

{ //以下是從地址0000H開始讀取一頁數據，其中包含有RTC，當前溫度狀態寄存器1等

RPageDS1616（ 0x00， 0x00 ）;Wait（）;

RDS1616（ ）; //立即進行A/D轉換或溫度檢測，并將數據存入相應寄存器

Delay（ 100 ）;

Delay（ 100 ）;

RPageDS1616（ 0x00， 0x20 ）; //從地址0020開始讀取一頁數據

Wait（）; //其中包含有3路ADC數據和狀態寄存器2等

}

}

4 結束語

使用C51編寫MCS51與RTC器件的通信程序使編譯變得簡捷有序，并且調試和移植方便。以上程序稍加修改就可用于I 2C、SPI、MICROWIRE和CAN等總線接口的通信中。在單鏡頭反光相機的嵌入式系統的測光信號處理、日歷/時鐘模塊與MCS51微控制器的通信中就應用了以上程序。C51 編程可大大提高MCS51微控制器應用軟件的編寫速度，縮短系統的開發周期。

責任編輯：gt