10分钟理解DS1302时钟模块

电子

1. 思路分析

讲解DS1302模块之前先来看看我们平时使用的电子表或者手机。主要涉及两个方面，如下图所示。第一个就是查看时间和日期，比如2014年11月15日09时00分50秒星期六，等等。另外一个方面就是设置或者调整时间/日期信息。

图1 时钟信息示意图

同样的道理,对于DS1302模块，我们也是从这两个方面来类比分析的。第一个，查看日期时间，既然是“查看”也就是从DS1302“获取”信息，那么与‘读’ DS1302相关。第二个，设置日期时间，既然是“设置”也就是向DS1302“输入”信息，那么就是与 ‘写’ DS1302相关了，或者说修改它的相关信息。好了，分析到这里，根据以前讲过的内容，你应该可以猜到它的大概设计模样了。既然是‘读’和‘写’ DS1302，那么紧跟着的问题就是，怎么读，从哪里‘读‘，怎么“写”，往哪里“写”?前面讲过，对于机器只有0和1，那么很明显需要把年月日时间等转成用0和1来表示。根据前面的经验通常以一个字节为单位。现在我们把年月日时分秒星期拆成几个部分。比如‘秒’，我们就用一个字节来表示，‘分’也用一个字节来表示，依此类推，这样‘秒-分-时-日-月-年’一共需要6个字节，另外加一个‘星期’，一共7个字节来表示，同时给它们排序。比如地址0的字节表示‘秒’，地址1的字节表示’分‘，等等。如下表1所示，注意这个表格只是我们自己的猜测。

表1 时钟信息存储分布猜测

这样就好理解了，当我们需要设置时间和日期时，就是往这7个字节写入信息，当需要查看时间和日期时，就是去读取这7个字节内容即可。如果理解了这个，那么对DS1302的整个分析思路也就清晰了，下面我们就按照这个思路看看具体的操作步骤。

2. 操作步骤分析

这里以"写"为例，简单描述这个过程，"读"的过程与"写"类似。

(1) 如何确定地址

既然是写，首先要告诉1302写到哪一个地址，思考过程与LCD1602类似，那么就给DS1302发送一个地址命令（CMD）。前面说过，机器之间的沟通通常是以字节也就是8位为基本单元的，那么就用"0000 0000"来表示1302地址0的字节，用"0000 0001"来表示1302地址1的字节，依此类推。前面做了个猜想，DS1302一共才7个字节（表格1所示），用8个bit来确定，太浪费了。那么就改进一下，如何改进呢？我们用这个地址命令CMD的bit1~bit5来确定这7个字节，比如当bit1~bit5取00000的时候就表示1302地址0的字节，取00001的时候就表示1302地址1的字节，依此类推。那么地址命令CMD的bit0,bit6和bit7如何处理？这个bit7也就是最高位固定为1，bit6用来设置选择CK(时钟)还是RAM。那么还剩下最后一位bit0如何处理？

(2) 如何确定"写"还是"读"

通过上面的分析已经知道了单片机如何告诉1302"写"的地址。注意，这里只是确定了"地址"，DS1302仍然不知道你对这个地址是要"读"还是"写"。这样地址命令CMD的最低位还没有处理，刚好拿来用作"写"和"读"的确定。比如当CMD的bit0取0的时候就表示"写", 取1的时候就表示"读"。这样CMD里面既有地址信息，又有命令信息，所以叫做地址命令字节。

现在我们来举个例子，假如往表格1中的地址0写入数据（实际上就是设置秒钟），那么CMD的bit1~bit5就取00000，最低位bit0确定"读"还是"写"，很明显也取"0"。最高位bit7固定为1。剩下bit6用来选择写RAM还是CK，我们要写时钟相关的信息，很明显取0，这样CMD就是1000 0000(0x80). 如果你要"读"地址0的数据(实际上就是查看秒钟)呢？只需要把CMD的bit0修改为1就可以了。那么CMD就为1000 0001(0x81).

(3) 确定写入的数据

"读"还是"写"确定了，地址也确定了，之后再发送一个字节的数据，这个数据与秒钟是如何对应的，就去翻一翻芯片手册了，这个比较好理解。

3. 突发模式(Burst Mode)分析

以上操作过程如果正确，就能显示和设置时间了。但是这里面实际上还有个BUG，举个例子来说明一下。假如你要记录一个人跑步的图像，第一次观察到他的左腿在前，第二次观察到他的右腿在前，如果你把这两次信息结合起来一定会得出错误的结论，就是两条腿都在前面，这不是"跑"这是"跳"。错误的原因是"跑"是一个动态的过程。同样的道理，假设现在时间为00分59秒，你先读"秒"，记录为59秒，然后读"分"。注意这也是一个动态的过程，此时00分可能变成01分了，这样你读到就是01分，然后把这两次读的结果结合起来就是01分59秒。很明显是不对的，那么如何处理呢？对于"跑"，处理过程很简单，"拍照"就行了，拍完照片然后去观察照片就不会出错了，因为照片是"静止"的。对于DS1302也用同样"拍照"的处理方法，把"时"分"""秒"等信息"照"下来，然后去读这张"静止"的照片就不会出错了。拍照是一个比较平民化的词汇，为了体现这个行业的专业性，换一个比较难懂的词汇显得更高深，叫Burst Mode-突发模式，实际上就是拍照或者说我们平时用的截屏。