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串行實時時鐘芯片DSl302程序設計中的問題與對策

2009-02-05
作者:樊貴卿1 李慶武1 靳建華1 2

  摘 要: 指出了串行實時時鐘芯片DSl302程序設計中幾個易被疏忽而導致錯誤的問題,分析了問題的原因,并給出了解決問題的方法。
  關鍵詞: 串行時鐘 程序設計 問題 原因 解決方法


  美國Dallas公司推出的串行接口實時時鐘芯片DSl302可對時鐘芯片備份電池進行涓流充電。由于該芯片具有體積小、功耗低、接口容易、占用CPU I/0口線少等主要特點,故該芯片可作為實時時鐘,廣泛應用于智能化儀器儀表中。
  筆者在調試中發現,在對DSl302編程中有幾個問題易被疏忽而導致錯誤,現提供給讀者參考。
1 讀操作出現的錯誤
  按照參考文獻[2]的讀操作程序框圖和參考文獻[1]、[2]所敘述的可知:單字節讀操作每次需16個時鐘,地址字節在前8個時鐘周期的上升沿輸入,而數據字節在后8個時鐘周期的下降沿輸出。據此結合圖1的硬件連接圖編制出了如下的單字節讀程序:


  DS_READ:SETB   P1.2   ;令=0。
    CLR   P1.1   ;令SCLK=0。
    CLR   P1.2   ;令=1,啟動芯片。
    LCALL DS_WSUB   ;寫8位地址。
    LCALL DS_RSUB   ;讀出8位數據。
    RET
  DS_WSUB:MOV   R7,#08H
  WL00P: RRC   A    ;A為地址字節。
    MOV   P1.0,C
    SETB   P1.1  ;在時鐘上升沿
    NOP      ;輸入地址字節。
    CLR   P1.1
    DJNZ R7,WL00P
    RET
  DS_RSUB:SETB   P1.0   ;為讀數據作準備。
    MOV R7,#08H
  RL00P:SETB   P1.1
    NOP
    CLR  P1.1  ;在第9個正脈沖的下
    MOV  C,P1.0  ;降沿開始輸出數據
    RRC  A    ;A中為讀出的數據。
    DJNZ R7,RL00P
    RET
  若使用如下程序對DSl302的RAM1(其內容為5AH)進行讀操作
  READ:MOV A,#11000101B ;RAMl單元的讀地址。
     LCAll DS_READ ;調用讀子程序。
  則程序執行后A中的數據為2DH,顯然讀出的數據不正確。若再使用一條RL A指令調整后,則A中為5AH,結果才正確。由此說明:使用上述程序讀出的RAM1單元中的第0位數據實為第1位數據,讀出的第7位數據實為第0位數據。
  經筆者仔細研究時序圖和多次試驗得知,問題的原因在于:對于讀操作時序,在SCLK出現第8個正脈沖時,上升沿輸入地址字節的最后一位數據,而在此正脈沖的下降沿就要輸出數據字節的第0位數據。然而筆者的程序中是在第9個正脈沖的下降沿才誤認為輸出了數據字節的第0位數據,此位數據事實上是第二個下降沿輸出的,故實為數據字節的第1位數據。經筆者實驗:只要保持為高電平,如果超過8個下降沿,它們將重新從第0位輸出數據位,因程序中輸出的最后一位數據位,是第9個下降沿輸出的數據位,故實為數據字節的第0位數據位。
  由此可見,單字節讀操作的時序圖如改為圖2所示時序圖,則讀者較容易理解可避免發生上述編程錯誤。


  只要將上述的DS_RSUB子程序改為如下的子程序即可解決上述問題:
  DS_RSUBl:SETB P1.0  ;為讀數據作準備
    MOV R7,#08H
  RL00P:  CLR P1.1    ;SCLK第8個正脈沖的
    MOV C,P1.0  ;下降沿開始輸出數據。
    RAC
    SETB   P1.1
    DJNZ   R7,RL00P
    RET
2 禁止涓流充電出現的錯誤
  涓流充電寄存器(TCR)控制著DSl302的涓流充電特性。據參考文獻[1]、[2]介紹,寄存器的位(TCS)4~7決定著是否具備充電性能。僅在1010編碼的條件下才具備充電性能,其它編碼組合不允許充電。位2和3(DS)則在VCC2和VCC1之間選擇是一個還是兩個二極管串入其中。如果編碼是01,選擇一個二極管;如果編碼是10,選擇兩個;其它編碼將禁止充電。該寄存器的0和l位(RS)用于選擇與二極管相串聯的電阻值,其中編碼01為2kΩ;10為4kΩ;11為8kΩ;而00將不允許充電。筆者編制了如下的允許涓流充電的控制程序(選擇一個二極管,充電限流電阻為4kΩ):
  SETB   P1.2    ;令=0
  CLR   P1.2     ;令SCLK=0
  CLR   P1.2    ;令=1
  MOV   A,#90H    ;TCR的寫地址
  LCALL DS_WSUB
  MOV   A,#10100110B   ;TCR的命令
  LCALL DS_WSUB
  用萬用表串入Vcc1與可充電池之間,執行程序后,則有電流流過萬用表,表示充電正常。筆者通過將上述程序的第6句改為:MOV A,#10100010B,即置DS為00來禁止涓流充電器工作。執行程序后,在Vcc1與電池之間串入萬用表,則仍有電流流過,表示尚未禁止充電。若將第6語句改為:MOV A,#10101110B,即置DS為11,執行上述程序后情況仍如此。若將第6語句改為:
  MOV A,#01010110B 即TCS≠1010
  或:  MOV A,#10100100B 即RS=00則充電被禁止。
  筆者誤認為芯片損壞,換上另一新購置的芯片,結果仍如此。隨即筆者取下圖1所示電路中的可充電池,換上一標稱為10kΩ的電阻對芯片進行了測試,測試結果如表1所示VCC2=5V。


  由此可見,當涓流充電控制寄存器中的DS位為00和11時并不能禁止充電,而是選擇了一個二極管充電,這說明參考文獻中介紹的有誤。若要想禁止充電器充電,應將第6句改為:MOV A,#0101XX00B 即TCS≠1010,RS=00,這樣,就能雙保險地禁止充電。
3 受干擾時鐘/日歷信息出現的錯誤
  筆者將DS1302應用于某產品中,發現系統受到干擾時,有時其時鐘停振不能正常工作,此時的時鐘/日歷信息也被修改。
  經分析得知:系統受到干擾程序飛跑,在看門狗復位前,CPU正好執行寫程序將寫保護寄存器的最高位置0為允許寫(實際上,在系統校時程序之后已將其置為1禁止寫),修改了時鐘/日歷信息且使秒寄存器的最高位置1,致使時鐘停振出現錯誤。
  為避免此類錯誤的產生,筆者采用的方法是:在寫程序中增加了某一檢測條件,此條件為系統中某一口線上的電平,低電平條件滿足。只有在實時校時過程中,才通過手動使此口線為低電平,實時校時過程完成后,又通過手動使此口線為高電平。這樣只有實時校時過程中,才允許修改時鐘/日歷信息,因此起到了時鐘/日歷信息的寫保護作用。
參考文獻
1 王明順,吳省.可涓流充電的串行實時時鐘芯片DS1302及應用設計.電子技術應用.1996(10)
2 李正軍,蔣閱峰.DS1302串行實時時鐘及其在智能電表中的應用.電子儀器儀表用戶.1996(2)

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