基于STM8的IIC协议--实例篇--时钟模块(DS3231)读取

nettui · 发表于 2019-5-16 11:11:17

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1. 综述

　　由上篇博客可知道IIC协议如何用代码实现，本篇博客就不涉及协议内容，只讲解如何使用。

　　本次的实验传感为：DS3231（时钟模块），对于时钟模块的具体信息我也就不多介绍大家可以自行度娘，具体功能无非就是在单片机中起到一个获取时间的作用。然后该模块是可以由IIC协议去驱动的，再加上所要的操作也是比较简单，适合部分刚接触IIC协议而找不但传感练手的一个模块。

2. 明确任务顺序

　　个人习惯，在每驱动一个新传感的时候，我会将我要完成的传感分为几个任务点。接下来我就展示以下我在写DS3231模块时的任务栏。

一．硬件部分1.完成排针焊接2.完成传感引角和单片机引角的接线二．软件部分1. 找到该传感的官方手册并认真阅读2. 找到并定义该传感的地址（7位地址、8位地址）3. 找到并定义该传感器的寄存器地址4. 完成读写函数的代码5. 测试传感是否有响应6. 查看手册，了解传感的工作模式7. 完成传感参数初始化8. 传感数据的获取

根据上面这些小任务一一解决，这样一来，大多数传感就能成功驱动了，这里在给一个建议，驱动传感器的代码最好不要一次性全部写完再进行测试，这样成功率不高且大大增加你找问题的难度，将每个功能函数测试完再进行下一个功能函数的编写，会大大加大你的效率。

3. 具体任务实现步骤

　　3.1. 硬件部分

　　在STM8S103芯片中，我所定义的IIC协议中的SDA引角为PD3,SCL引角为PD4，该时钟模块所需提供的电源为3.3V。所以接线图如下。

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3.2. 软件部分

　（1）官方手册

　　我这里提供的是全英版的官方手册，多看点英文对你有好处的。

链接：https://pan.baidu.com/s/1Oo6o68SoVr7gt8tPZIoQxw 提取码：uzih

　　（2）器件地址

　　在说明手册中，我们可以在第16页的右下角找到下面这句话：

　　The slave address byte contains the 7-bit DS3231 address, which is 1101000, followed by the direction bit (R/W), which is 0 for a write.

　　这句话的大意为，从机的7位地址为1101000，后跟一位读写位，读写位为0时是写位。即7位地址的为0x68，8位地址为0xD0。

　　（3）寄存器地址

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DS3231的寄存器地址都在这了，大家可根据所需要用的功能定义相应的寄存器。

　　以下是我在头文件所定义的格式，因为我只需要获取时间，不需要进行其他操作，所以部分寄存器没有使用。

#define DS3231_Address 0xD0 //设备地址
#define Seconds_Register 0x00 //秒钟寄存器
#define Minutes_Register 0x01 //分钟寄存器
#define Hour_Register 0x02 //小时寄存器
#define Day_Register 0x03 //星期寄存器
#define Date_Register 0x04 //日期寄存器
#define Month_Register 0x05 //月份寄存器（第七位是世纪位）
#define Year_Register 0x06

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4. 例程

4.1 编译环境

　　我的编译环境是IAR，这款软件是现在STM8的主流平台，比较推荐。不过我打算等到STCubeMX更新出比较方便的版本后再去使用Keil5，因为我在用STM32的时候就是利用Keil5，的确很方便，你们也可以学着用一下。

4.2 主芯片

　　我的主芯片是STM8S系列中的103，其中STM8S的003、005、和103、105，配置一样（外设和CPU频率，FLASH），在代码相同的情况下均可进行烧写。

4.3 库文件的添加

　　我们的工程可以在IAR中的官方例程中复制，操作过程：打开STM8S_StdPeriph_Lib（这是一个官方的库文件，下载IAR STM8包的时候就携带，里面有库文件和相对应的例程），将Libraries文件复制到你工程所在的文件下，并将有关于ADC的库文件添加到你的工程列表当中。添加完成后，就可以开始编写代码了（如果你将全部的库文件都添加进来的话，编译程序后库文件还有红点报错的话，这是因为你选的芯片上没有该功能，你需要将其删掉才能不报错。）如图。

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4.4 代码

4.4.1 SDA、SCL引角的定义

　　我这里将SDA、SCL都设置为了推挽输出，具体为什么可与参考上一片IIC协议讲解。

1 //IIC引脚
2 GPIO_Init(IIC_SCL_GPIO_Port, IIC_SCL_Pin, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);
3 GPIO_Init(IIC_SDA_GPIO_Port, IIC_SDA_Pin, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);

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4.4.2 DS3231句柄定义

　　为了能够方便数据的管理，所以我定义了DS3231的一个句柄。

typedef struct DS3231
{
uint8_t uSeconds; //秒
uint8_t uMinutes; //分钟
uint8_t uHour; //小时
uint8_t uDay; //星期
uint8_t uData; //日期
uint8_t uMouth; //月份
uint8_t uyear; //年份
uint8_t uTime[3]; //将秒、分钟、小时、日期包括在内
}DS3231_HandleTypeDef;

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4.4.3 BCD格式和B格式转换

　　在手册中可以看到，写入到DS3231中的格式是BCD格式，而读取到的却是B格式，所以我们需要两个函数将其转换，也方便我们察看数据的结果。

uint8_t Byte_Transform_BCD(uint8_t uData)
{
uint8_t i, j, uBCD_Code;
i = uData / 10;
j = uData % 10;
uBCD_Code = j + ( i << 4 );
return uBCD_Code;
}
uint8_t BCD_Transform_Byte(uint8_t uData)
{
uint8_t uByte_Code;
uByte_Code = (uData & 0x0f);
uData >>= 4;
uData &= 0x0f;
uData *= 10;
uByte_Code += uData;
return uByte_Code;
}

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4.4.4读写函数编写

　　读写函数我们如果不去看手册说明的话是无法编写代码的，所以我们需要去看手册，根据手册中的IIC命令顺序进行编写代码。

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这幅图为 IIC数据传输概述。

　　　　写函数流程图：

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这个流程图是在DS3231中的官方图，根据图中的命令可以写出代码，其中，代码中出现IIC_HandleTypedef * iicHandle等参数，是IIC的句柄，具体可看上一篇博客，下面所出现的也是一样的意思。

uint8_t vSen_DS3231_Write_Bytes(IIC_HandleTypedef * iicHandle, uint8_t Register_Address, uint8_t Data_Byte)
{
vIIC_Start_Signal(iicHandle); //1. IIC_Start ; 起始信号
vIIC_SendByte(iicHandle, Slave_Address); //2. IIC_Send Device Address(W); 发送（设备地址）告诉总线即将操作的设备
if(!bIIC_ReadACK(iicHandle)) //3. IIC_ReadAck ; 等待响应
{
vIIC_Stop_Signal(iicHandle);
return FALSE;
}
vIIC_SendByte(iicHandle, Register_Address); //4. IIC_Send Register Address ; 发送（寄存器）告诉设备我们即将操作的寄存器
bIIC_ReadACK(iicHandle); //5. IIC_ReadAck ; 等待响应
vIIC_SendByte(iicHandle, Data_Byte); //6. IIC_Send the data to Reg ; 发送（数据）写入数据到指定设备的寄存器中
bIIC_ReadACK(iicHandle); //7. IIC_ReadAck ; 等待响应
vIIC_Stop_Signal(iicHandle); //8. IIC_Stop ; 结束信号
return TRUE;
}

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读函数流程图：

uint8_t vSen_DS3231_Read_Bytes(IIC_HandleTypedef * iicHandle, uint8_t Register_Address)
{
uint8_t uRev_Register_Data = 0x00;
vIIC_Start_Signal(iicHandle); //1. IIC_Start ; 起始信号
vIIC_SendByte(iicHandle, Slave_Address); //2. IIC_Send Device Address(W); 发送（设备地址）告诉总线即将操作的设备
if(!bIIC_ReadACK(iicHandle)) //3. IIC_ReadAck ; 等待响应
{
vIIC_Stop_Signal(iicHandle);
return FALSE;
}
vIIC_SendByte(iicHandle, Register_Address); //4. IIC_Send Register Address ; 发送（寄存器）告诉设备我们即将操作的寄存器
vIIC_Ack(iicHandle); //5. IIC_Ack ; 主动响应
vIIC_Start_Signal(iicHandle); //6. IIC_Start ; 起始信号
vIIC_SendByte(iicHandle, Slave_Address+1); //7. IIC_Send Device Address(R); 发送（设备地址）告诉总线即将操作的设备
vIIC_Ack(iicHandle); //8. IIC_Ack ; 主动响应
uRev_Register_Data = uIIC_RecvByte(iicHandle); //9. IIC_ReadByte ; 读取寄存器中的数据
vIIC_NAck(iicHandle); //10. IIC_Nack ; 主动不应答
vIIC_Stop_Signal(iicHandle); //11. IIC_Stop ; 结束信号
return uRev_Register_Data;
}

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完成读写函数的编写后，那么我们就可测试传感是否通信成功，具体可检测的方法有挺多，最直观的是用示波器察看波形，若在读写函数发送器件地址后，有接下来的发送寄存器地址和数据等操作波形的话，即有返回到ACK，则单片机与传感通信成功。这里再说一个不需要用到的示波器的操作，同样的，在读写函数发送器件地址后，用Uart发送功能，在串口助手上打印一个数，若有数显示，则没有return 跳出函数，证明SDA的电平被器件拉低，也是有ACK返回的情况，则单片机于传感通信成功。

4.4.5 修改时间

　　我们在读取时间之前需要对时间进行一个手动输入的方法去给予时钟模块一个初始值，这样才能开始计时，这个函数可以当作修改时间的功能，具体代码可以自行编写，我这里的代码就写成全部修改。

void vSen_DS3231_Modify_Time(IIC_HandleTypedef * iicHandle, uint8_t uyear, uint8_t uMouth, uint8_t uData, uint8_t uDay, uint8_t uHour, uint8_t uMinutes, uint8_t uSeconds)
{
vSen_DS3231_Write_Bytes(iicHandle, Year_Register, Byte_Transform_BCD(uyear)); //修改年份
vSen_DS3231_Write_Bytes(iicHandle, Month_Register, Byte_Transform_BCD(uMouth)); //修改月份
vSen_DS3231_Write_Bytes(iicHandle, Date_Register, Byte_Transform_BCD(uData)); //修改日期
vSen_DS3231_Write_Bytes(iicHandle, Day_Register, Byte_Transform_BCD(uDay)); //修改星期
vSen_DS3231_Write_Bytes(iicHandle, Hour_Register, Byte_Transform_BCD(uHour)); //修改小时
vSen_DS3231_Write_Bytes(iicHandle, Minutes_Register, Byte_Transform_BCD(uMinutes)); //修改分钟
vSen_DS3231_Write_Bytes(iicHandle, Seconds_Register, Byte_Transform_BCD(uSeconds)); //修改秒钟
}

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4.4.6 获取时间

　　获取时间就直接读取相应的寄存器获取数值即可，最后将其输出就行。

void vSen_DS3231_Get_Times(IIC_HandleTypedef * iicHandle, DS3231_HandleTypeDef * hDS3231)
{
hDS3231->uyear = BCD_Transform_Byte(vSen_DS3231_Read_Bytes(iicHandle, Year_Register)); //获取年份
hDS3231->uMouth = BCD_Transform_Byte(vSen_DS3231_Read_Bytes(iicHandle, Month_Register)); //获取月份
hDS3231->uData = BCD_Transform_Byte(vSen_DS3231_Read_Bytes(iicHandle, Date_Register)); //获取日期
hDS3231->uDay = BCD_Transform_Byte(vSen_DS3231_Read_Bytes(iicHandle, Day_Register)); //获取星期
hDS3231->uHour = BCD_Transform_Byte(vSen_DS3231_Read_Bytes(iicHandle, Hour_Register)); //获取小时
hDS3231->uMinutes = BCD_Transform_Byte(vSen_DS3231_Read_Bytes(iicHandle, Minutes_Register)); //获取分钟
hDS3231->uSeconds = BCD_Transform_Byte(vSen_DS3231_Read_Bytes(iicHandle, Seconds_Register)); //获取秒钟
}

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4.4.7 DS3231初始化

/*******************************************************************************
* Function Name : vSen_DS3231_IIC_Init
* Description : DS3231 Init
* Input : IIC_HandleTypedef * iicHandle, GPIO_TypeDef * pSCL_Port, uint16_t uSCL_Pin, GPIO_TypeDef * pSDA_Port, uint16_t uSDA_Pin
* Output : None
* Return : None
********************************************************************************/
void vSen_DS3231_Init(IIC_HandleTypedef * iicHandle, DS3231_HandleTypeDef * hDS3231, GPIO_TypeDef * pSCL_Port, uint16_t uSCL_Pin, GPIO_TypeDef * pSDA_Port, uint16_t uSDA_Pin)
{
vIIC_Handle_Init(iicHandle, pSCL_Port, uSCL_Pin, pSDA_Port, uSDA_Pin); //初始化IIC协议句柄
// 年份月份日期星期时钟分钟秒钟
vSen_DS3231_Modify_Time(iicHandle, 19, 5, 10, 5, 21, 45, 00); //DS3231初始化时间
}