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時鐘芯片SD2200ELP與AVR單片機TWI接口控制的設計

作者: 時間:2013-12-07 來源:網(wǎng)絡 收藏

  在提升機制動閘瓦間隙實時在線檢測的設計中,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。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。時鐘芯片SD2200ELP與AVR單片機TWI接口控制的設計

  2 硬件設計

  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。時鐘芯片SD2200ELP與AVR單片機TWI接口控制的設計

  3 軟件設計

  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)。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用。TWI協(xié)議允許系統(tǒng)設計者只用兩根雙向傳輸線就可以將128個不同的設備互連到一起。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。時鐘芯片SD2200ELP與AVR單片機TWI接口控制的設計

  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:時鐘芯片SD2200ELP與AVR單片機TWI接口控制的設計

  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。


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