Operácie

Zbernica i2c: hodiny RTC.

Zo stránky SensorWiki

Verzia z 22:32, 12. január 2015, ktorú vytvoril StudentDVPS (diskusia | príspevky) (→‎Overenie)
Autori: Pavol Lukáč, Ivan Jankovič
Študijný odbor: Aplikovaná mechatronika 2. Ing. (2014/2015)

Zadanie

  • Zobrazte na LCD displeji reálny čas z RTC obvodu PCF8583. Nastavovanie a prepínanie údaja tlačidlami.

Literatúra

Zoznam použitej literatúry, vrátane katalógových údajov (datasheet), internetových odkazov a pod.:

Analýza

Našou úlohou je navrhnúť hodiny reálneho času pomocou obvodu PCF8583 a LCD modulu s tlačidlami. Tlačidlami pod displejom sa majú dať nastavovať hodiny (teda hodiny, minúty, sekundy). Takisto po stlačení jedného z tlačidiel sa hodiny prepnú na dátum, ktorý sa tiež dá nastaviť. Na komunikáciu medzi mikroprocesorom a čipom PCF8583 použijeme I2C zbernicu, ktorá je pre tento čip štandardom. Na programovanie adries čipu nám bude slúžiť pin A0. Ako mikroprocesor využijeme Atmegu 328P, ktorý je súčasťou vývojovej dosky Acrob.

PCF8583

Vlastnosti a výhody:

  • Základ tvorí CMOS RAM 256 B (2048b)
  • napájacie napätie i2c zbernice 2,5 V až 6 V
  • 240 x 8 bitová nízko-napäťová pamäť
    • 8 bitová pamäť pre (hodiny, kalendár)
    • 8 bitová pamäť pre (alarm)
  • operačný prúd (pri f(scl)=0 Hz) maximálne 50 uA
  • funkcia hodín so štvorročným kalendárom
  • časovač s alarmom, indikácia pretečenia
  • 12 alebo 24 hodinový formát času
  • potreba 32,768 kHz kryštálu
  • dvojvodičová zbernica i2c
  • automatická inkrementácia adresy po zápise/čítaní
  • programovateľný alarm, časovač a prerušovacie funkcie
  • adresa slave-u A1h alebo A3h pre čítanie, A0h alebo A2h pre zápis (podľa stavu pinu A0)+

Rozloženie a popis pinov PCF8583

Zbernica I2C

Skratka pre zbernicu I2C je IIC(Inter-Integrated Circuit). Protokol a zbernicu vyvinula firma Philips Semiconductor pôvodne pre svoje TV príjímače v roku 1980 za účelom komunikácie medzi IO na jednej DPS pri použití minimálneho množstva pinov.

Špecifikácia zbernice I2C je založená na jednoduchých hardvérových štandardoch (nie sú potrebné špeciálne konektory alebo kabeláž) a rovnako jednoduchého softvérového štandardu pre komunikačný protokol. Obvody, ktoré používajú I2C protokol zahŕňajú pamäte EEPROM a RAM, senzory teploty, expandéry portov, hodiny reálneho času, atď. I2C sa tiež používa ako riadiaca zbernica v obvodoch spracovania signálov, ktoré majú oddelenú dátovú zbernicu, napr. RF tunery, video dekódery a enkódery a audio procesory a kodeky.


Zbernica I2C môže pracovať pri troch prenosových rýchlostiach:

  • Slow (pod 100 Kbps)
  • Fast (400 Kbps)
  • High-speed (3.4 Mbps) – protokol označený ako I2C v.2.0

Vzdialenosť komunikujúcich zariadení je limitovaná z dôvodu udržania komunikačnej rýchlosti na 4m. Max. kapacita prenosového vedenia je približne 400pF. Zbernica používa dva vodiče – Serial Data (SDA) a Serial Clock (SCL). Je to multimasterová zbernica s polovičným duplexom. Každý IO na zbernici je identifikovaný svojou adresou, ktorá je v rámci siete jedinečná, preto zbernica I2C nevyžaduje signál CS (chip select) ani ďalšiu logiku. Linky SDA aj SCL sú pripojené na napájacie napätie pomocou tzv. pullup rezistorov. Čím je vyššia komunikačná rýchlosť, tým musia byť pull-up odpory menšie. Pre základnú rýchlosť 100 kHz postačujú odpory 4,7kOhm.

Postupnosť pri prenose dát: Master generuje štart bit a hodinový signál a posiela adresu podriadeného IO + generuje bit R/\W. Podriadený IO potvrdí prijatie bitom ACK a vysielacie zariadenie (master alebo slave) vyšle jeden bajt dát. Prijímacie zariadenie vloží bit ACK, čím potvrdí prijatie bajtu. Ak je potrebné vyslať viac bajtov opakujú sa predchádzajúce dva body. Pri zápise (master vysiela), master vloží stop bit po prenesení posledného bajtu dát. Pri prijímaní (master prijíma), master nepotvrdzuje posledný bajte bitom ACK, ale priamo vloží stop bit, aby oznámil podriadenému IO, že prenos bol dokončený.

Potvrdenie príjmu (Acknowledge)- vykonáva sa počas deviateho impulzu hodinového signálu a je povinný. Vysielajúce zariadenie uvolní linku SDA (umožní jej „plávať“ na vysokej úrovni). Prijímajúce zariadenie stiahne linku SDA na nízku úroveň (linka SCL musí byť na vysokej úrovni). Ak nedošlo k potvrdeniu, prenos je ukončený. Natiahnutie hodín (Clock Stretching)- keď slave (prijímač) potrebuje viac času na spracovanie bitu alebo práve vykonáva iné funkcie, môže stiahnuť a podržať SCL na nízkej úrovni. Master potom čaká kým slave uvoľní linku SCL predtým bit predtým, než vyšle ďalší bit.

Výhody zbernice I2C- vhodná pre medziobvodovú komunikáciu (on-board devices), ak ku komunikácii dochádza len občas - jednoduché prepojenie viacerých zariadení z dôvodu adresovania - cena a zložitosť nerastie s počtom pripojených zariadení.

Nevýhody zbernice I2C- zložitejšie softvérové riešenie, než napr. v prípade SPI - nízke prenosové rýchlosti

LCD Displej

Vlastnosti:

  • 2x8 LCD Displej bez podsvetlenia
  • 4 Tlačítka
  • Trimer na zmenu kontrastu

Technické parametre:

  • Napájanie: 5 V @ 15 mA
  • Pripojenie: 4-Bit parallel interface (Hitachi HD44780 compatible)
  • Rozmery: 60 x 50 x 20 mm
  • Pracovná teplota: 0 až +70 °C

Popis riešenia

Na pripojenie PCF8583 k mikroprocesoru ATmega328P sme využili kontaktné pole na vývojovej doske Acrob. Keďže špeciálne funkcie čipu PCF8583 nevyužívame na pripojenie RTC k mikroprocesoru nám stačia dva vodiče SDA a SCL. Kontaktné pole a mikroprocesor sa nachádzajú na jednej doske preto sme ako pull-up rezistory použili interné pull-up 40k procesora ATmega328P, ktoré su vhodné pre komunikáciu na krátku vzdialenosť s jedným bus masterom a slaveom. Tieto rezistory nám zabezpečia log.1 na obidvoch pripojených pinoch v kľudovom stave. Na pripojenie LCD modulu s tlačidlami sme použili 20 pinový konektor X1. Na piny OSCI a OSCO čipu PCF8583 sme pripojili 32,768 kHz kryštál bez ktorého by tento čip nebol funkčný.

Schéma zapojenia

Algoritmus a program

Algoritmus je napísaný v jazyku c++ vo vývojovom prostredí AVRstudio 4 a zabezpečuje inicializáciu obvodu PCF8583. Po inicializácii sa uskutoční komunikácia štandardom I2C. Vo vývojovom diagrame je stručne opísané čo sa deje pri chode programu.

Zdrojový kód

/* A nezabudnite zdroják hojne komentovať  */

int main(void) {
    
    printf("Hello, World!\n");  
    return(0);  
}

Nezabudnite však nahrať aj kompletné zdrojové kódy vášho programu!

Zdrojový kód: serial.h a main.c

program.c

Overenie

Hodiny začnú pracovať hneď po oživení dosky. Na displeji sa ako prvé zobrazia dig.hodiky, v prvom riadku nás program informuje že sa jedná o čas a v druhom sa vypisujú samotné hodiny, ktoré sú defaultne nastavené na čas 00:00:00. Tlačidlom 1 sa nastavujú hodiny, tlačidlom 2 minúty a tlačidlo 3 sa resetujú sekundy. Po stlačení 4.tlačidla sa na displeji zobrazí dátum, ktorí je tiež defaultne nastavený na 01/01/15. Dátum sa taktiež dá nastavovať analogicky ako čas len je potrebné mať stlačené tlačidlo 4. Kedže obvod nemá vlastné napájanie po vypnutí programu sa hodiny zresetuju. Nezabudnite napísať čosi ako užívateľský návod. Z neho by malo byť jasné čo program robí, ako sa prejavuje a aké má užívateľské rozhranie (čo treba stlačiť, čo sa kde zobrazuje). Ak ste namerali nejaké signály, sem s nimi. Ak je výsledkom nejaký údaj na displeji, odfotografujte ho.

Kľúčové slová 'Category', ktoré sú na konci stránky nemeňte.

Zdroj: „https://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php?title=Zbernica_i2c:_hodiny_RTC.&oldid=5248“