FPGA实时时钟实验.docx
《FPGA实时时钟实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《FPGA实时时钟实验.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
FPGA实时时钟实验
简介
这一节，我将给大家讲解实时时钟部分的内容，我在黑金板上用的实时时钟芯片是DS1302,这块芯片很常见，性价比也很高。
我们主要来讲如何在NIOS中实现其功能，所以DS1302功能介绍我简单概括一下，有问题的XX一下就都知道了。
DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电实时时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，仅需要三根线：
RES（复位），I/O（数据线），SCLK（串行时钟）。
时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
下面看一下电路图吧，下图所示，很简单，三根线就可以搞定了。
硬件开发
首先，我们需要在软核中构建三个PIO模块，方法跟以前讲的一样。
需要注意的是RTC_DATA这个PIO，在构建的过程中，我们将其选择为双向的IO口，因为它是数据线，既要输入也需要输出，如下图所示，红圈处就是我们需要注意的地方，其他两个IO口设置为仅输出。
看看构建好以后的样子吧，如下图是所示
接下来就是自动分配地址，中断，然后开始编译，等待……
回到Quartus后，分配引脚，还是需要注意数据线，也是双向的，分配引脚的时候，要构建双向引脚（bidir），如下图所示。
都设置好以后，我们运行TCL脚本文件，然后开始编译，又是等待……
软件开发
编译好后，我们打开NIOSIIIDE，首先，还是需要编译一下，CTRL+b，编译之后，我们看看system.h有什么变化。
观察后可以看出，里面对了，RTC部分的代码，如下表所示，
#defineRTC_DATA_NAME"/dev/RTC_DATA"
#defineRTC_DATA_TYPE"altera_avalon_pio"
#defineRTC_DATA_BASE0x00201030
……
/*
*RTC_SCLKconfiguration
*
*/
#defineRTC_SCLK_NAME"/dev/RTC_SCLK"
#defineRTC_SCLK_TYPE"altera_avalon_pio"
#defineRTC_SCLK_BASE0x00201040
……
/*
*RTC_nRSTconfiguration
*
*/
#defineRTC_NRST_NAME"/dev/RTC_nRST"
#defineRTC_NRST_TYPE"altera_avalon_pio"
#defineRTC_NRST_BASE0x00201050
……
/*
在这些代码中，我们需要用到的是以下部分
#defineRTC_DATA_BASE0x00201030
#defineRTC_SCLK_BASE0x00201040
#defineRTC_NRST_BASE0x00201050
好的，接下来，我们就开始写程序吧
第一步，修改sopc.h文件，加入以下代码到sopc.h中
#define_RTC
#ifdef_RTC
#defineRTC_SCLK（（PIO_STR*）RTC_SCLK_BASE）
#defineRTC_DATA（（PIO_STR*）RTC_DATA_BASE）
#defineRTC_RST（（PIO_STR*）RTC_NRST_BASE）
#endif/*_RTC*/
没什么可说的，接下来我们在inc文件夹下建立ds1302.h，在其中加入以下内容，跟串口程序一样，里面也有个结构体，用这种方式整合所有的函数和变量。
/*
*===============================================================
*
*Filename:
ds1302.h
*Description:
*Version:
1.0
*Created:
*Revision:
none
*Compiler:
NiosII9.0IDE
*Author:
AVIC
*Company:
金沙滩工作室
*==============================================================
*/
#ifndefDS1302_H_
#defineDS1302_H_
#include"../inc/sopc.h"
//对于双向的IO，操作的过程中要注意改变IO口的方向，置1为输出，置0为输入
#defineRTC_DATA_OUTRTC_DATA->DIRECTION=1
#defineRTC_DATA_INRTC_DATA->DIRECTION=0
typedefstruct{
void（*set_time）（unsignedchar*ti）;
void（*get_time）（char*ti）;
}DS1302;
externDS1302ds1302;
#endif/*DS1302_H_*/
准备工作都做好以后，接下来我们要做的就是写ds1302的驱动了，根据DS1302的时序图来进行编写，首先我来给看看时序图吧，如下图所示，这个是读数据的时序图，
这个是写数据时序图
还有一个有关寄存器的表格，大家也要注意看一下，如下所示，前面两列是读和写的地址，每次操作时，都先写地址，再传数据。
现在，我们就根据时序图来编写ds1302的驱动，在driver文件夹下建ds1302.c文件，然后添加以下内容，
/*
*=============================================================
*Filename:
ds1302.c
*Description:
*Version:
1.0
*Created:
2009-11-23
*Revision:
none
*Compiler:
NiosII9.0IDE
*Author:
AVIC
*Company:
金沙滩工作室
*
*=============================================================
*/
#include"../inc/ds1302.h"
//函数声明
staticvoiddelay（unsignedintdly）;
staticvoidwrite_1byte_to_ds1302（unsignedcharda）;
staticunsignedcharread_1byte_from_ds1302（void）;
staticvoidwrite_data_to_ds1302（unsignedcharaddr,unsignedcharda）;
staticunsignedcharread_data_from_ds1302（unsignedcharaddr）;
voidset_time（unsignedchar*ti）;
voidget_time（char*ti）;
//对DS1302结构体进行初始化，注意结构体中函数指针的初始化方式
DS1302ds1302={
.set_time=set_time,
.get_time=get_time
};
/*
*===FUNCTION====================================================
*Name:
delay
*Description:
延时函数
*==================================================================
*/
voiddelay（unsignedintdly）
{
for（;dly>0;dly--）;
}
/*
*===FUNCTION=================================================
*Name:
write_1byte_to_ds1302
*Description:
向ds1302写入1byte数据
*===============================================================
*/
voidwrite_1byte_to_ds1302（unsignedcharda）
{
unsignedinti;
//写数据的时候，RTC_DATA为输出，先设置其为输出
RTC_DATA_OUT;
//以下步骤是处理串行数据的的典型方法，一个位一个位的来判断
for（i=8;i>0;i--）
{
if（（da&0x01）!
=0）
RTC_DATA->DATA=1;
else
RTC_DATA->DATA=0;
//根据芯片手册，适当加些延时，不是精确延时
delay（10）;
RTC_SCLK->DATA=1;
delay（20）;
RTC_SCLK->DATA=0;
delay（10）;
da>>=1;
}
}
/*
*===FUNCTION==================================================
*Name:
read_1byte_from_ds1302
*Description:
从ds1302读取1byte数据
*================================================================
*/
unsignedcharread_1byte_from_ds1302（void）
{
unsignedchari;
unsignedcharda=0;
//当读数据的时候，我们要将数据IO设置为输入
RTC_DATA_IN;
//以下是典型的读串行数据的方法
for（i=8;i>0;i--）
{
delay（10）;
da>>=1;
if（RTC_DATA->DATA!
=0）
da+=0x80;
RTC_SCLK->DATA=1;
delay（20）;
RTC_SCLK->DATA=0;
delay（10）;
}
RTC_DATA_OUT;
return（da）;
}
/*
*===FUNCTION=================================================
*Name:
write_data_to_ds1302
*Description:
向ds1302写入数据
*===============================================================
*/
voidwrite_data_to_ds1302（unsignedcharaddr,unsignedcharda）
{
RTC_DATA_OUT;
RTC_RST->DATA=0;//复位，低电平有效
RTC_SCLK->DATA=0;
delay（40）;
RTC_RST->DATA=1;
//先写地址，再写数据，每次写1字节
write_1byte_to_ds1302（addr）;//地址，命令
write_1byte_to_ds1302（da）;//写1Byte数据
RTC_SCLK->DATA=1;
RTC_RST->DATA=0;
delay（40）;
}
/*
*===FUNCTION===================================================
*Name:
read_data_from_ds1302
*Description:
从ds1302读取数据
*=================================================================
*/
unsignedcharread_data_from_ds1302（unsignedcharaddr）
{
unsignedcharda;
RTC_RST->DATA=0;
RTC_SCLK->DATA=0;
delay（40）;
RTC_RST->DATA=1;
//先写地址，再读数据
write_1byte_to_ds1302（addr）;
da=read_1byte_from_ds1302（）;
RTC_SCLK->DATA=1;
RTC_RST->DATA=0;
delay（40）;
return（da）;
}
/*
*===FUNCTION==================================================
*Name:
set_time
*Description:
设置时间
*================================================================
*/
voidset_time（unsignedchar*ti）
{
unsignedchari;
unsignedcharaddr=0x80;
write_data_to_ds1302（0x8e,0x00）;//控制命令,WP=0,写操作
for（i=7;i>0;i--）
{
write_data_to_ds1302（addr,*ti）;//秒分时日月星期年
ti++;
addr+=2;
}
write_data_to_ds1302（0x8e,0x80）;//控制命令,WP=1,写保护
}
/*
*===FUNCTION==================================================
*Name:
get_time
*Description:
获取时间,读取的时间为BCD码，需要转换成十进制
*================================================================
*/
voidget_time（char*ti）
{
unsignedchari;
unsignedcharaddr=0x81;
chartime;
for（i=0;i<7;i++）{
time=read_data_from_ds1302（addr）;//读取的时间为BCD码
ti[i]=time/16*10+time%16;//格式为:
秒分时日月星期年
addr+=2;
}
}
OK,我们的驱动写好了，现在我们来写一个main函数来验证一下我们的驱动是否好用吧。
#include
#include"../inc/uart.h"
#include"../inc/ds1302.h"
#include
unsignedchartime[7]={0x00,0x19,0x14,0x17,0x03,0x17,0x10};//格式为:
秒分时日月星期年
intmain（）
{
unsignedcharbuffer[50]="\0";
//设置时间
ds1302.set_time（time）;
while
（1）{
//获取时间
ds1302.get_time（time）;
//将我们要的时间格式化一下，如2010-4-415:
25:
00
sprintf（buffer,"20%d-%d-%d%d:
%d:
%d\n",
time[6],time[4],time[3],time[2],time[1],time[0]）;
//通过串口发送出去
uart.send_string（sizeof（buffer）,buffer）;
//延时1秒
usleep（1000000）;
}
return0;
}
在上面的程序中，我们获取时间后通过串口发送到上位机，这样也复习了我们上一节讲的串口程序。
当然，大家也可以直接通过printf（）打印出来。
在操作ds1302的时候有一点需要注意，ds1302的输入和输出都是8421BCD码进行的，所以我们需要对其进行转换。
不过，输入的时候我是直接输入16进制，比如，我们设置分钟为10的话，我直接输入十六进制的0x10，这样就不需要转化了。
而在输出的时候是必须要转化的，大家在写程序的时候注意这一点。
好了，我们来看看我们的劳动果实，看看串口传出的数据吧。
这一节就讲到这吧，如果有问题请给我留言，或者加入我们的NIOS技术群：
107122106，让我们共同讨论解决，谢谢大家！
升级会员 