基于ARM單片機(jī)S3C2410的RTC模塊應(yīng)用設(shè)計(jì)

硬件結(jié)構(gòu)
S3C2410處理器簡(jiǎn)介
S3C2410是三星公司推出的16/32位RISC微處理器，它是為應(yīng)用于小型掌上設(shè)備和高性價(jià)比、低功耗、高性能的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用而提供的微控制解決方案。S3C2410使用了ARM920T內(nèi)核。

圖1 S3C2410內(nèi)部RTC模塊結(jié)構(gòu)圖

硬件構(gòu)架
RTC模塊能夠在系統(tǒng)斷電的情況下由后備電池供電繼續(xù)工作，它能將8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼的格式傳送給CPU。這些數(shù)據(jù)包括秒、分、時(shí)、日期、星期、月、年。RTC模塊需要一個(gè)外部晶振提供32.768kHz的頻率才能工作，它也能完成報(bào)警功能。

S3C2410內(nèi)部RTC模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。XTlrtc 與Xtortc是連接外部晶振的兩個(gè)引腳，它們連接32.768kHz的晶振，為RTC內(nèi)部提供頻率輸入。215時(shí)鐘分頻器負(fù)責(zé)對(duì)從晶振外部輸入的信號(hào)進(jìn)行分頻，分頻精度為215。時(shí)鐘滴答發(fā)生器可以產(chǎn)生時(shí)鐘滴答，它可以引起中斷，它由一個(gè)叫做TICNT的寄存器進(jìn)行設(shè)置，寄存器中有一位中斷使能位和計(jì)數(shù)數(shù)值n(n可取1~127)，時(shí)鐘滴答的周期按照下式計(jì)算：
周期＝(n＋1)/128 秒 (1)

閏年發(fā)生器按照從日期、月、年得來的BCD數(shù)據(jù)決定一個(gè)月的最后一天是28、29、30還是31號(hào)(也就是計(jì)算是否是閏年)。報(bào)警發(fā)生器可以根據(jù)具體的時(shí)間決定是否報(bào)警。控制寄存器控制讀/寫B(tài)CD寄存器的使能、時(shí)鐘復(fù)位、時(shí)鐘選擇等。重置寄存器可以選擇“秒”對(duì)“分”進(jìn)位的邊界，提供三個(gè)可選邊界：30、40或者50秒。

RTC最重要的功能就是顯示時(shí)間。在掉電模式下，RTC依然能夠正常工作，此時(shí)，RTC模塊通過外部的電池工作。電池一般選用能夠提供1.8V電壓的銀芯電池，電池與專用于RTC電源的引腳RTCVDD連接。RTC時(shí)間顯示功能是通過讀/寫寄存器實(shí)現(xiàn)的。要顯示秒、分、時(shí)、日期、月、年，CPU必須讀取存于BCDSEC，BCDMIN，BCDHOUR，BCDDAY，BCDDATE， BCDMON與BCDYEAR寄存器中的值。時(shí)間的設(shè)置也是通過以上的寄存器實(shí)現(xiàn)的，即以上寄存器是可讀可寫的。

圖2 RTC應(yīng)用開發(fā)流程圖

程序設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)基于S3C2410嵌入式開發(fā)平臺(tái)，并結(jié)合PC的超級(jí)終端完成RTC模塊的初始化、時(shí)間顯示(顯示于超級(jí)終端)、時(shí)間設(shè)置、重置測(cè)試、報(bào)警測(cè)試、時(shí)鐘滴答測(cè)試等功能。其程序開發(fā)流程如圖2所示。為了完成以上功能，需要前期的一些初始化工作。

硬件初始化
RTC模塊不是孤立的，它是S3C2410的一個(gè)內(nèi)部模塊，要對(duì)其編程，必須完成對(duì)基于S3C2410的嵌入式系統(tǒng)的初始化。初始化工作包括對(duì)S3C2410和串口的初始化以及一些輔助函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

S3C2410的初始化工作包括程序入口點(diǎn)定義、中斷矢量的確定、堆棧的初始化、電源管理(包括掉電與重啟處理)、S3C2410各模塊的寄存器地址定義及其初始化，以上初始化工作與硬件緊密相關(guān)，采用32位的ARM/Thumb指令集進(jìn)行編程。
本設(shè)計(jì)使用PC機(jī)的超級(jí)終端作為人機(jī)接口，完成RTC模塊的調(diào)試、時(shí)間顯示及命令選擇。因此，在RTC模塊功能設(shè)計(jì)之前要完成對(duì)串行口的初始化。串口的初始化由設(shè)置PCLK(CPU系統(tǒng)時(shí)鐘)、波特率設(shè)置、控制寄存器設(shè)置等幾部分完成。這部分程序與硬件相關(guān)性不是特別緊密，可以用嵌入式C語言完成。在進(jìn)行人機(jī)接口交互時(shí)，需要從超級(jí)終端輸入/輸出一些信息。

功能設(shè)計(jì)
完成初始化工作之后，進(jìn)行RTC模塊的功能應(yīng)用開發(fā)。功能應(yīng)用按照自頂向下的程序設(shè)計(jì)思路，可以分為不同的功能模塊來分別實(shí)現(xiàn)。這些功能模塊由具體的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，在編寫main()函數(shù)時(shí)，可以按完成功能的不同，分別調(diào)用不同的子函數(shù)。下面介紹各功能模塊子函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

RTC模塊初始化由函數(shù)Rtc_Init()實(shí)現(xiàn)。函數(shù)主要實(shí)現(xiàn)BCD數(shù)據(jù)的初始化，當(dāng)其它函數(shù)讀取初始化時(shí)間時(shí)，可以調(diào)用此函數(shù)。

時(shí)間設(shè)置功能由函數(shù)Rtc_TimeSet()實(shí)現(xiàn)。該函數(shù)調(diào)用Uart_GetIntNum()函數(shù)從超級(jí)終端讀入整型數(shù)字，由用戶完成對(duì)當(dāng)前時(shí)間的修改。

重置測(cè)試功能由函數(shù)RndRst_Rtc()實(shí)現(xiàn)。該函數(shù)通過對(duì)Rtc_TimeSet()的調(diào)用完成用戶的當(dāng)前時(shí)間設(shè)置，然后通過修改RTCRST寄存器，實(shí)現(xiàn)重置邊界的修改，繼而通過對(duì)Uart_Printf()函數(shù)的調(diào)用，輸出時(shí)間顯示。用戶可以觀察重置后的時(shí)間，以測(cè)試重置功能。

報(bào)警測(cè)試功能由函數(shù)Test_Rtc_Alarm()實(shí)現(xiàn)。該函數(shù)完成RTC初始化，清除RTC模塊的中斷屏蔽位，產(chǎn)生報(bào)警，然后設(shè)置中斷屏蔽位，關(guān)閉中斷。

時(shí)鐘滴答測(cè)試功能由函數(shù)Test_Rtc_Tick()實(shí)現(xiàn)。通過寄存器RTICNT設(shè)置時(shí)鐘滴答周期，通過調(diào)用Uart_Printf()輸出時(shí)鐘滴答具體值。

報(bào)警中斷開與時(shí)鐘滴答中斷開完成相應(yīng)中斷狀態(tài)位和中斷掛起位開中斷的功能。相應(yīng)的功能可以查看S3C2410的中斷模塊。

顯示時(shí)間功能由函數(shù)Display_Rtc()完成。

結(jié)語
本文給出了RTC模塊的基本功能設(shè)計(jì)，還可以進(jìn)一步開發(fā)如時(shí)鐘界面等，以完善其功能，適應(yīng)多種嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的要求。