時鐘芯片SD2200ELP與AVR單片機TWI接口控制的設(shè)計

　　在提升機制動閘瓦間隙實時在線檢測的設(shè)計中，需要保存故障時間和故障數(shù)據(jù)。

　　大部分儀器儀表中都要使用時鐘芯片，但是很多的實時時鐘芯片(如PCF8563)沒有掉電保護，須外接晶振和電池，比較麻煩。而深圳興威帆電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的SD2200ELP是內(nèi)置32 KBE2PROM的串行實時時鐘芯片，不需要外接器件支持，連線簡單、可靠，提供的數(shù)據(jù)精確，斷電后也能繼續(xù)工作。微控制器采用Atmel公司的ATmegal6單片機，利用AT-megai6的硬件TWI接口可直接對SD2200ELP進行操作，無需軟件模擬I2C方式，使用方便、可靠。

　　1 SD2200L簡介

　　SD2200L系列(包括SD2200B/C/D/E/FLP)是一種具有內(nèi)置晶振、支持I2C總線的高精度實時時鐘芯片。SD2200ELP是SD2200L系列中的一種，該芯片可保證時鐘精度為±5ppm(在-10～50℃下)，即年誤差小于2．5min。芯片內(nèi)置時鐘精度調(diào)整功能，可以在很寬的范圍內(nèi)校正時鐘的偏差；內(nèi)置32KB串行非易失性E2PROM；可在3．0～5．5V下工作，擦寫次數(shù)可達100萬次，數(shù)據(jù)保存時間為十年；內(nèi)置一次性電池，可保證在外部掉電情況下時鐘使用壽命超過五年。SD2200L系列內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖l所示。

　　2 硬件設(shè)計

　　SD2200ELP既有實時芯片的功能，又可以存儲數(shù)據(jù)到內(nèi)置E2PRROM中。因為SD2200ELP是I2C總線接口方式，所以其硬件接口設(shè)計非常簡單，可以大大簡化單片機外圍器件。AVR的TWI總線實質(zhì)上就是I2C總線，只是名稱不一樣。圖2中INTl腳為SD2200ELP的定時中斷輸出，與ATmegal6的外部中斷INTl相連接(INTl配置為下降滑觸發(fā)方式)，SDA、SCL為兩線式串行引腳，分別與ATmegal6的TWl(PCl、PCO)相連。

　　3 軟件設(shè)計

　　如果外圍器件是I2C接口類型，而單片機沒有I2C接口，那么必須用軟件模擬的方式來實現(xiàn)。AVR單片機功能很強，它帶有TWI接口，可以直接利用ATmegal6的硬件I2C接口來對外圍I2C器件進行操作，非常方便、有效。這樣可以節(jié)省模擬I2C程序，為用戶編程省去很多麻煩。下面是使用ATmegal6對內(nèi)置E2PROM的實時時鐘芯片SD2200ELP讀／寫的程序設(shè)計，均是在ICCAVR開發(fā)環(huán)境下編寫。

　　3．1 ATrnegal6的TWI總線接口

　　兩線接口TWI很適合于典型的處理器應(yīng)用。TWI協(xié)議允許系統(tǒng)設(shè)計者只用兩根雙向傳輸線就可以將128個不同的設(shè)備互連到一起。這兩根線是時鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA。外部硬件只需2個上拉電阻，每根線上1個。所有連接到總線上的設(shè)備都有自己的地址。TWI協(xié)議解決了總線仲裁的問題，TWI總線的連接如圖3所示。

　　TWI總線可以工作于4種不同的模式：主機發(fā)送器(MT)、主機接收器(MR)、從機發(fā)送器(ST)以及從機接收器(SR)。在后面將介紹的連續(xù)讀E2PROM操作中就使用了MT和MR模式。

　　3．2 實時時鐘讀取

　　實時時鐘操作指令格式如下：

　　其中高4位稱為“器件代碼”，它代表實時時鐘的器件地址，固定為“0110”。C2、C1、C0構(gòu)成對實時時鐘操作的8條指令。