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RELÓGIO DE TEMPO REAL COM INTEGRADO DS1302

OBJETIVO

O objetivo desta página é mostrar duas funções para comunicação entre um microcontrolador e o relógio de tempo real DS1302:

1 - A função DS1302_READ_BURST que faz a leitura do relógio.

2 - A função DS1302_SET_TIME que permite acertar o relógio.

Ambas as funções se incumbem de fazer a comunicação serial entre o microcontrolador e o RTC.

Essas funções estão disponíveis em versões para a família 16F e para a família 18F.

O RELÓGIO DE TEMPO REAL

Um relógio de tempo real (RTC) permite que aplicações que necessitem adiquirir informações de data e hora possam obtê-las de um circuito externo. Aqui, em particular, falaremos sobre relógio de tempo real (RTC) DS1302.

Existem vantagens e desvantagens em se usar um dispositivo RTC externo no projeto.

Uma das vantagens de se usar um RTC externo é que o programador não precisa se preocupar em desenvolver um algorítmo escrito especialmente para manter o relógio funcionando, o que geralmente deveria ser feito usando-se uma interrupção de Timer, talvez um cristal externo apropriado e muito controle sobre o código escrito para que o relógio seja o mais preciso possível.

Outra vantagem é que o RTC externo geralmente permite o uso de uma bateria para servir de nobreak, o que permite ao RTC continuar funcionando durante a falta de energia da rede. O projetista não teria que se preocupar em implementar um circuito de nobreak, que certamente complicaria o circuito.

As desvantagens são que, dependendo do tipo RTC adotado, será necessário dedicar um certo número de portas do microcontrolador para poder se comunicar com o RTC e também a necessidade de escrever um código para se comunicar com ele.

Usando-se as funções aqui descritas, não será necessário escrever o código para comunicação com o RTC e, assim, uma das desvantagens fica eliminada, restando apenas a desvantagem de usarmos algumas portas do microcontrolador para acessar o RTC.

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O DS1302 é um dispositivo de acesso serial que fornece data, hora e dia da semana.
A figura abaixo mostra a pinagem do integrado.

PINO     SINAL     DESCRIÇÃO     1      Vcc2      alimentação (5V)      2      X1      cristal 32,768KHZ      3      X2      cristal 32,768KHZ      4      GND      ground      5      CE      habilitação e desabilitação do RTC     6      IO      porta de dados seriais     7      SCLK      clock      8      Vcc1      bateria nobreak

CRISTAL DE 32,768KHZ Aos pinos X1 e X2 deve ser conectado um cristal de 32,768KHZ

Pinagem do DS1302.
Obtenha aqui o data sheet do DS1302

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CONFIGURANDO O HARDWARE

Antes de usar as funções DS1302_READ_BURST e DS1302_SET_TIME será necessário definir as características do hardware que será configurado para o microcontrolador se comunicar com o DS1302. Os seguintes símbolos e registradores devem ser definidos no programa:

Os registradores DS1302_CMD, DS1302_WK1, DS1302_WK2 e DS1302_WK3 são registradores de trabalho usados internamente pelas funções DS1302_READ_BURST e DS1302_SET_TIME. Esses registradores devem ser definidos como se apresentam, sem modificações.

Qualquer bit de qualquer porta pode ser usado na configuração de hardware. A comunicação com o DS1302 será feita através dos sinais SCLK, IO e CE do RTC e, para que o circuito e o programa funcionem adequadamente, cada um desses sinais deverá ser definido usando-se os símbolos apropriados.

Para o sinal CE devemos definir os símbolos DS1302_CE_TRIS que especifica o controle de I/O da porta escolhida no símbolo DS1302_CE_PORT e o símbolo DS1302_CE representa o bit da porta DS1302_CE_PORT escolhido para esse sinal.

Para o sinal IO devemos definir os símbolos DS1302_IO_TRIS que especifica o controle de I/O da porta escolhida no símbolo DS1302_IO_PORT e o símbolo DS1302_IO representa o bit da porta DS1302_IO_PORT escolhido para esse sinal.

Para o sinal SCLK devemos definir os símbolos DS1302_SCLK_TRIS que especifica o controle de I/O da porta escolhida no símbolo DS1302_SCLK_PORT e o símbolo DS1302_SCLK representa o bit da porta DS1302_SCLK_PORT escolhido para esse sinal.

A FUNÇÃO DS1302_SET_TIME

A função DS1302_SET_TIME é usada para acertar data, a hora e o dia da semana do DS1302.

Essa função gravará todos os registradores do RTC de uma só vez com os dados especificados pelo programador num buffer de 8 bytes na ordem "ssmmhhDDMMWWAAWP", onde:

ENDEREÇANDO O BUFFER DE DADOS

A função DS1302_SET_TIME espera que o endereço do buffer de dados de 8 bytes seja passado no registrador especial FSR e que os dados do buffer estejam preenchidos corretamente pois não a função não fará validação dos mesmos, assim, pode acontecer do relógio ficar com data e hora inválidos.

Se programa estiver usando o registrador FSR, este deverá ser salvo antes da chamada da função DS1302_SET_TIME pois, ao retornar, esse registrador conterá um valor inválido.

EXEMPLO DE CHAMADA DA FUNÇÃO DS1302_SET_TIME NA FAMÍLIA 16F

Abaixo temos um trecho de programa assembler que exemplifica o uso da função DS1302_SET_TIME para acertar o relógio no dia 13 de Maio de 2012, Domingo, às 15:23:35 horas.

Da linha 1 a linha 16 vemos a definição dos registradores de trabalho e dos símbolos da configuração de hardware.

Da linha 21 à linha 28 temos a definição do buffer de dados de 8 bytes a serem enviados ap relógio.

Da linha 32 à linha 47 fazemos a carga de valores a serem gravados para acertar o relógio. Note que todos os valores a serem especificados devem estar no formato BCD, por isso a carga desses valores é feita, por exemplo, usando-se a instrução "movlw   0x35" e não "movlw   35" nem "movlw   .35".

Na linha 49 obtemos o endereco do início do buffer.

Na linha 50 carregamos o endereco do buffer no registrador especial de FSR

Na linha 51, finalmente, chamamos a função DS1302_SET_TIME para acertar o relógio.

EXEMPLO DE CHAMADA DA FUNÇÃO DS1302_SET_TIME NA FAMÍLIA 18F

O uso da função DS1302_SET_TIME em microcontroladores da família 18F é identico, porém, a carga do endereço do buffer será feita pela instrução "lfsr   FSR0,seg" ao invés da instrução "movlw   seg" seguida de "movwf   FSR".

A FUNÇÃO DS1302_READ_BURST

A função DS1302_READ_BURST lê todos os registradores do DS1302 colocando o resultado num buffer de 9 bytes na ordem "ssmmhhDDMMWWAAWPC", já vista na função DS1302_SET_TIME, exceto que o último byte C será caracter marcador de fim do buffer 0x0D.

A função DS1302_READ_BURST espera que o endereço do buffer de dados de 9 bytes seja passado no registrador especial FSR.

Após a leitura, os valores lidos estarão no formato BCD, conforme dito anteriormente.

EXEMPLO DE CHAMADA DA FUNÇÃO DS1302_READ_BURST NA FAMÍLIA 16F

Abaixo temos um trecho de programa assembler que exemplifica o uso da função DS1302_READ_BURST.

EXEMPLO DE CHAMADA DA FUNÇÃO DS1302_READ_BURST NA FAMÍLIA 18F

O uso da função DS1302_READ_BURST em microcontroladores da família 18F é identico, porém, a carga do endereço do buffer será feita pela instrução "lfsr   FSR0,seg" ao invés da instrução "movlw   seg" seguida de "movwf   FSR".

PEQUENA ANÁLISE DO PROCESSO DE I/O NO RTC DS1302

A seguir, para quem gosta de lixar bits e bytes, daremos uma rápida explicação de como funciona o submundo de um I/O no RTC DS1302.

Além de registradores que contêm os valores da data, hora e dias da semana, o RTC DS1302 pussui 248 bytes de memória RAM que podem ser usados pelo programador para qualquer finalidade mas uso dessa memória não será explorado aqui.

O RTC DS1302 é programado através de 3 pinos de controle no modo serial.

Sua programação consiste no envio de um comando de 8 bits seguido de um ou mais bytes de dados, dependendo do modo usado para programá-lo que são dois:

1 - Os registradores podem ser lidos, todos de uma só vez, com o uso do código de endereço 0xBF.

2 - Os registradores podem ser gravados, todos de uma só vez, com o uso do código de endereço 0xBE.
     Esse tipo de operação chama-se "burst mode".

A figura abaixo mostra o layout do comando de 8 bits que deve ser enviado para o DS1302 iniciar uma operação de I/O.

O envio de comandos e dados deve sempre iniciar pelo bit de mais baixa ordem.

No layout de comando acima, o bit 7 é sempre 1. Se esse bit contiver 0 a gravação ficará desabilitada.

O bit 6 chaveia entre o acesso da memória RAM e o acesso aos registradores do relógio. Se o bit 6 for 1, você estará acessando a memória RAM e, se o bit 6 for 0, você estará acessando o relógio.

Os bits de 5 a 1 (A4 - A0) correspondem ao código do endereço do registrador onde a operação de I/O será executada. Veja os códigos de READ e WRITE na tabela abaixo.

O bit 0 (zero) indica o tipo de operação a ser executada. Se o bit zero contiver o valor 0, será executada uma gravação e, se o bit zero contiver o valor 1, será executada uma leitura.

A tabela abaixo mostra os registradores do relógio do DS1302. Cada um tem um endereço hexadecimal diferente para as operações de leitura e gravação. Assim, se quisermos acertar as horas do relógio, devemos gravar o valor das horas usando o registrador de endereço 0x84. Do mesmo modo, se quisermos ler o valor das horas, devemos usar o registrador de endereço 0x85.

LAYOUT DOS REGISTRADORES DO RELÓGIO DO DS1302

INICIANDO O DO PROCESSO DE I/O

Para iniciar uma operação com o DS1302 os sinais SCLK e CE devem estar em nível zero. A operação de I/O inicia quando o sinal CE e levado ao nível alto e termina quando o sinal CE for levado ao nível baixo novamente.

Acompanhe o processo observando a figura abaixo, retirada o data sheet.

Gráficos de temporização para leitura e gravação no DS1302

GRAVAÇÃO DE DADOS AO RTC

Os bits de comandos e dados enviados ao RTC são reconhecidos pelo chip na subida do sinal de clock e são enviados a partir do bit menos significativo.

RECEBIMENTO DE DADOS DO RTC

A leitura se inicia na borda descendente do sinal de clock, logo após a subida deste, quando o último bit do comando de leitura for enviado ao RTC. Daí para frente todos os dados devem ser lidos na borda de descida do sinal de clock.

PROCESSO DE GRAVAÇÃO ADOTADO NAS FUNÇÕES

A gravação do relógio será feita no modo "Burst", isto é, todos os registradores do DS1302 serão gravados numa única operação, usando-se o comando 0xBE e mantendo-se o sinal CE alto enquanto os bytes são enviados ao RTC. A gravação, para acertar a data e hora, deve enviar 8 bytes de dados, iniciando pelo campo "Segundos" e terminando com 0x00 no campo "WP". Se 0x00 não for especificado em "WP", o relógio não receberá os dados.

Os dados deverão ser enviados na ordem 'ssmmhhDDMMWWAA00', onde:

Ao final o sinal CE será levado ao nivel baixo novamente.

PROCESSO DE LEITURA ADOTADO NESTA ROTINA

A leitura do relógio também será feita no modo "Burst", isto é, todos os registradores serão lidos de uma só vez, usando-se o comando 0xBF e mantendo-se o sinal CE alto enquanto os bytes são lidos do RTC. Ao final o sinal CE será levado ao nivel baixo novamente. Os valores dos registradores serão colocados num buffer de leitura na ordem 'ssmmhhDDMMWWAA0D'. Notar que o final do buffer sera marcado com Carriage Return (0x0D).

H P S P I N Desde 04 de Março de 2010 Atualização: 20 de Apr de 2024