DS1302包括時(shí)鐘/日歷寄存器和31字節(jié)(8位)的數(shù)據(jù)暫存寄存器，數(shù)據(jù)通信僅通過(guò)一條串行輸入輸出口。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供包括秒、分、時(shí)、日期、月份和年份信息。閏年可自行調(diào)整，可選擇12小時(shí)制和24小時(shí)制，可以設(shè)置AM、PM。只通過(guò)三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)的控制和傳遞：RST(Reset)、I/O(Data line)、SCLK(Serial clock)。通過(guò)備用電源可以讓芯片在小于1MW的功率下運(yùn)作。本文將介紹其的工作原理以及過(guò)程：

1.工作過(guò)程

主要工作原理圖如1所示：移位寄存器，控制邏輯，晶振，時(shí)鐘和RAM。在進(jìn)行任何數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，必須被制高電平(注意雖然將它置為高電平，內(nèi)部時(shí)鐘還是在晶振作用下走時(shí)的，此時(shí)，允許外部讀寫數(shù)據(jù))，在每個(gè)SCLK上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸入，下降沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸出，一次只能讀寫一位，適度還是寫需要通過(guò)串行輸入控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)(也是一個(gè)字節(jié))，通過(guò)8個(gè)脈沖便可讀取一個(gè)字節(jié)從而實(shí)現(xiàn)串行輸入與輸出。最初通過(guò)8個(gè)時(shí)鐘周期載入控制字節(jié)到移位寄存器。如果控制指令選擇的是單字節(jié)模式，連續(xù)的8個(gè)時(shí)鐘脈沖可以進(jìn)行8位數(shù)據(jù)的寫和8位數(shù)據(jù)的讀操作，SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302 的數(shù)據(jù)。8個(gè)脈沖便可讀寫一個(gè)字節(jié)。在突發(fā)模式，通過(guò)連續(xù)的脈沖一次性讀寫完7個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘/日歷寄存器(注意時(shí)鐘/日歷寄存器要讀寫完)，也可以一次性讀寫 8~328 位RAM數(shù)據(jù)(可按實(shí)際情況讀寫一定數(shù)量的位，不必全部讀寫，兩者的區(qū)別)。

圖1 DS1302工作原理

1.1控制指令

控制指令(8位)如2 所示：

控制指令

每個(gè)字節(jié)的傳輸是有控制字節(jié)指定的，控制字節(jié)的最高位 Bit7 必須是‘1’，如果是‘0’，寫入將被禁止，因此我們?nèi)绻麑⑦@位置一，可以禁止寫入。bit6 為‘0’則指定對(duì)時(shí)鐘/日歷寄存器控制讀寫操作，為‘1’則為RAM區(qū)數(shù)據(jù)的控制讀寫操作，bir1~bit5 指定相關(guān)寄存器待進(jìn)行輸入輸出操作，最低位 bit0 指定是輸入還是輸出，為‘0’則為輸入，相反則輸入有效，輸入輸出根據(jù)脈沖的上升沿和下降沿串行進(jìn)行(前面已經(jīng)提到)。

1.2復(fù)位以及時(shí)鐘控制

所有的數(shù)據(jù)傳輸在RST置一時(shí)進(jìn)行(反復(fù)強(qiáng)調(diào))，RST輸入信號(hào)有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器;其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說(shuō)明。SCLK始終是輸入端。數(shù)據(jù)的傳輸如圖3所示：(注意兩種模式)

數(shù)據(jù)的傳輸模式

1.3數(shù)據(jù)輸出

經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘周期的控制讀指令的輸入，控制指令串行輸入后，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將在下個(gè)8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿被輸出，注意第一位輸出是在最后一位控制指令所在脈沖的下降沿被輸出，要求RST保持位高電平。

同理8個(gè)時(shí)鐘周期的控制讀指令如果指定的是突發(fā)模式，將會(huì)在脈沖的上升沿讀入數(shù)據(jù)，下降沿讀出數(shù)據(jù)，突發(fā)模式一次可進(jìn)行多字節(jié)數(shù)據(jù)的一次性讀寫，只要控制好脈沖就行了。

1.4突發(fā)模式

上面已經(jīng)提到過(guò)的突發(fā)模式可以指定為任何時(shí)鐘/日歷或RAM的寄存器，與以前一樣，位6指定時(shí)鐘或RAM，位0指定讀或?qū)?。讀取或?qū)懭氲耐话l(fā)模式開(kāi)始在位0地址0。

對(duì)于DS1302來(lái)說(shuō)，在突發(fā)模式下寫時(shí)鐘寄存器，起始的8個(gè)寄存器用來(lái)寫入相關(guān)數(shù)據(jù)，必須寫完。然而，在突發(fā)模式下寫RAM數(shù)據(jù)時(shí)，沒(méi)有必要全部寫完。每個(gè)字節(jié)都將被寫入而不論31字節(jié)是否寫完。

1.5時(shí)鐘/日歷

時(shí)鐘/日歷包含在7個(gè)寄存器中，如4所示。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘/日歷寄存器是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制格式(BCD碼)。

時(shí)鐘日歷7個(gè)寄存器

1.6時(shí)鐘停止標(biāo)志

秒寄存器的bit7是時(shí)鐘停止標(biāo)志位，如果這位是‘1’，時(shí)鐘晶振停止起振，DS1302進(jìn)入低功耗待命模式，耗用電流小于100nanoamps，如果這是‘0’，晶振開(kāi)始起振。

2.結(jié)論

DS1302 存在時(shí)鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。這種記錄對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)果的分析及對(duì)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。
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