Code mẫu PIC - Giao Tiếp I2C Với IC Thời gian thực DS1307

.
Tham khảo thêm: Hướng dẫn - IC thời gian thực DS1307

Chương trình thực hiện giao tiếp I2C giữa PIC 16F877A và IC DS1307 để cài đặt thời gian, đọc thời gian từ DS1307, hiển thị lên LCD, truyền qua RS232.
Với LCD, chương trình sẽ đọc dữ liệu DS1307 và cập nhật LCD liên tục, còn khi truyền lên máy tính sẽ dựa vào ngắt RB0 đưa vào từ xung 1Hz của DS1307, tức là mỗi 1s sẽ truyền dữ liệu 1 lần.
Trong chương trình có sử dụng các thư viện: lcd_lib_4bit.c, ds1307.c.

Sơ đồ nguyên lý mô phỏng trên Proteus:

Truyền lên hyper terminal:

Mã nguồn chương trình chính:



#include "16f877a.h"
#include "def_877a.h"


#device *=16 ADC=10
#use delay(clock=20000000)
#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT
#use i2c(Master, sda = PIN_C4, scl=PIN_C3)
#use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8)


#include "lcd_lib_4bit.c"
#include "ds1307.c"


#define Slave_add 0x68
#define Read 1
#define Write 0


void send(int8 a);


int8 sec,min,hrs,day,month,yr,dow;


//ngat o chan RB0: Truyen len cong RS232
#int_EXT
void EXT_isr(void) //moi 1s truyen len may tinh 1 lan
{
   ds1307_get_date(day,month,yr,dow); 
   ds1307_get_time(hrs,min,sec);
   send(hrs);
   putc(45);
   send(min);
   putc(45);
   send(sec);
   putc(10);
   return;
}
void main()
{
   enable_interrupts(INT_EXT);//cho phep ngat RB0
   ext_int_edge(0,H_TO_L);//dat suon ngat
   enable_interrupts(GLOBAL);//cho phep ngat toan cuc
   
   LCD_init(); //Khoi tao LCD.
   delay_ms(10);
   ds1307_init();// khoi tao DS1307, tao xung 1Hz o chan 7 DS1307.
   // Set date : 12-4-2012
   // Set time : thu 5 - 12 gio, 59 phút 10 giây
   ds1307_set_date_time(12,4,12,5,12,59,10);
   


   while(1) 
   { 
      ds1307_get_date(day,month,yr,dow); 
      ds1307_get_time(hrs,min,sec);
      
      //Truyen len LCD
      //o day chi hien gio, phut, giay. cac thong tin khac thuc hien tuong tu.
      LCD_PutCmd(0x80);
      LCD_PutChar(hrs/10+48);
      LCD_PutChar(hrs%10+48);
      LCD_PutChar(45);
      LCD_PutChar(min/10+48);
      LCD_PutChar(min%10+48);
      LCD_PutChar(45);
      LCD_PutChar(sec/10+48);
      LCD_PutChar(sec%10+48);
   }
}
void send(int8 a)
{
    if(a<10)
     {
         putc(a+48);         
     }
     if(a>9&&a<100)
     {
          unsigned char c=a/10;
          unsigned char d=a%10;
          putc(c+48);
          putc(d+48);       
     }
     if(a>99)
     {
          unsigned char t=a/100;
          unsigned char c=a/10-10*t;
          unsigned char d=a%10;
          putc(t+48);
          putc(c+48);
          putc(d+48);
     }
}


Thư viện lcd_lib_4bit.c:


#include <stddef.h>


#define LCD_RS          PIN_D2
//#define LCD_RW          PIN_A1
#define LCD_EN          PIN_D3


#define LCD_D4          PIN_D4
#define LCD_D5          PIN_D5
#define LCD_D6          PIN_D6
#define LCD_D7          PIN_D7


// misc display defines-
#define Line_1          0x80
#define Line_2          0xC0
#define Clear_Scr       0x01


// prototype statements
#separate void LCD_Init ( void );// ham khoi tao LCD
#separate void LCD_SetPosition ( unsigned int cX );//Thiet lap vi tri con tro
#separate void LCD_PutChar ( unsigned int cX );// Ham viet1kitu/1chuoi len LCD
#separate void LCD_PutCmd ( unsigned int cX) ;// Ham gui lenh len LCD
#separate void LCD_PulseEnable ( void );// Xung kich hoat
#separate void LCD_SetData ( unsigned int cX );// Dat du lieu len chan Data
// D/n Cong
#use standard_io (C)
#use standard_io (D)


//khoi tao LCD**********************************************
#separate void LCD_Init ( void )
    {
    LCD_SetData ( 0x00 );
    delay_ms(200);       /* wait enough time after Vdd rise >> 15ms */
    output_low ( LCD_RS );// che do gui lenh
    LCD_SetData ( 0x03 );   /* init with specific nibbles to start 4-bit mode */
    LCD_PulseEnable();
    LCD_PulseEnable();
    LCD_PulseEnable();
    LCD_SetData ( 0x02 );   /* set 4-bit interface */
    LCD_PulseEnable();      /* send dual nibbles hereafter, MSN first */
    LCD_PutCmd ( 0x2C );    /* function set (all lines, 5x7 characters) */
    LCD_PutCmd ( 0x0C );    /* display ON, cursor off, no blink */
    LCD_PutCmd ( 0x06 );    /* entry mode set, increment & scroll left */
    LCD_PutCmd ( 0x01 );    /* clear display */
    }


#separate void LCD_SetPosition ( unsigned int cX )
    {
    /* this subroutine works specifically for 4-bit Port A */
    LCD_SetData ( swap ( cX ) | 0x08 );
    LCD_PulseEnable();
    LCD_SetData ( swap ( cX ) );
    LCD_PulseEnable();
    }


#separate void LCD_PutChar ( unsigned int cX )
    {
    /* this subroutine works specifically for 4-bit Port A */
        output_high ( LCD_RS );
        LCD_PutCmd( cX );
        output_low ( LCD_RS );
    }


#separate void LCD_PutCmd ( unsigned int cX )
    {
    /* this subroutine works specifically for 4-bit Port A */
    LCD_SetData ( swap ( cX ) );     /* send high nibble */
    LCD_PulseEnable();
    LCD_SetData ( swap ( cX ) );     /* send low nibble */
    LCD_PulseEnable();
    }
#separate void LCD_PulseEnable ( void )
    {
    output_high ( LCD_EN );
    delay_us ( 3 );         // was 10
    output_low ( LCD_EN );
    delay_ms ( 3 );         // was 5
    }


#separate void LCD_SetData ( unsigned int cX )
    {
    output_bit ( LCD_D4, cX & 0x01 );
    output_bit ( LCD_D5, cX & 0x02 );
    output_bit ( LCD_D6, cX & 0x04 );
    output_bit ( LCD_D7, cX & 0x08 );
    }

Thư viện ds1307.c:


BYTE bin2bcd(BYTE binary_value);
BYTE bcd2bin(BYTE bcd_value);


void ds1307_init(void) 
{ 
   BYTE initsec = 0;
   BYTE initmin=0;
   BYTE inithr=0;                  
   BYTE initdow=0;
   BYTE initday=0;                   
   BYTE initmth=0;
   BYTE inityear=0;
   i2c_start(); 
   i2c_write(0xD0);      // WR to RTC 
   i2c_write(0x00);      // REG 0 
   i2c_start(); 
   i2c_write(0xD1);      // RD from RTC 
   initsec  = bcd2bin(i2c_read() & 0x7f); 
   initmin  = bcd2bin(i2c_read() & 0x7f); 
   inithr   = bcd2bin(i2c_read() & 0x3f); 
   initdow  = bcd2bin(i2c_read() & 0x7f);   // REG 3 
   initday  = bcd2bin(i2c_read() & 0x3f);   // REG 4 
   initmth  = bcd2bin(i2c_read() & 0x1f);   // REG 5 
   inityear = bcd2bin(i2c_read(0));         // REG 6 
   i2c_stop(); 
   delay_us(3);


   i2c_start(); 
   i2c_write(0xD0);      // WR to RTC 
   i2c_write(0x00);      // REG 0 
   i2c_write(bin2bcd(initsec));      // Start oscillator with current "seconds value 
   i2c_write(bin2bcd(initmin));      // REG 1 
   i2c_write(bin2bcd(inithr));       // REG 2 
   i2c_write(bin2bcd(initdow));      // REG 3 
   i2c_write(bin2bcd(initday));      // REG 4 
   i2c_write(bin2bcd(initmth));      // REG 5 
   i2c_write(bin2bcd(inityear));     // REG 6 
   i2c_start(); 
   i2c_write(0xD0);      // WR to RTC 
   i2c_write(0x07);      // Control Register 
   i2c_write(0x90);      //  squarewave output pin 1Hz
   i2c_stop(); 


} 


void ds1307_set_date_time(BYTE day, BYTE mth, BYTE year, BYTE dow, BYTE hr, BYTE min, BYTE sec)
{
  sec &= 0x7F;
  hr &= 0x3F;


  i2c_start();
  i2c_write(0xD0);              // I2C write address
  i2c_write(0x00);              // Start at REG 0 - Seconds
  i2c_write(bin2bcd(sec));      // REG 0
  i2c_write(bin2bcd(min));      // REG 1
  i2c_write(bin2bcd(hr));       // REG 2
  i2c_write(bin2bcd(dow));      // REG 3
  i2c_write(bin2bcd(day));      // REG 4
  i2c_write(bin2bcd(mth));      // REG 5
  i2c_write(bin2bcd(year));     // REG 6
  i2c_write(0x90);              // REG 7 - 1Hz squarewave output pin
  i2c_stop();
}


void ds1307_get_date(BYTE &day, BYTE &mth, BYTE &year, BYTE &dow)
{
  i2c_start();
  i2c_write(0xD0);
  i2c_write(0x03);              // Start at REG 3 - Day of week
  i2c_start();
  i2c_write(0xD1);
  dow  = bcd2bin(i2c_read() & 0x7f);   // REG 3
  day  = bcd2bin(i2c_read() & 0x3f);   // REG 4
  mth  = bcd2bin(i2c_read() & 0x1f);   // REG 5
  year = bcd2bin(i2c_read(0));         // REG 6
  i2c_stop();
}


void ds1307_get_time(BYTE &hr, BYTE &min, BYTE &sec)
{
  i2c_start();
  i2c_write(0xD0);
  i2c_write(0x00);                     // Start at REG 0 - Seconds
  i2c_start();
  i2c_write(0xD1);
  sec = bcd2bin(i2c_read() & 0x7f);
  min = bcd2bin(i2c_read() & 0x7f);
  hr  = bcd2bin(i2c_read(0) & 0x3f);
  i2c_stop();


}


BYTE bin2bcd(BYTE binary_value)
{
  BYTE temp;
  BYTE retval;


  temp = binary_value;
  retval = 0;


  while(1)
  {
    // Get the tens digit by doing multiple subtraction
    // of 10 from the binary value.
    if(temp >= 10)
    {
      temp -= 10;
      retval += 0x10;
    }
    else // Get the ones digit by adding the remainder.
    {
      retval += temp;
      break;
    }
  }


  return(retval);
}




// Input range - 00 to 99.
BYTE bcd2bin(BYTE bcd_value)
{
  BYTE temp;


  temp = bcd_value;
  // Shifting upper digit right by 1 is same as multiplying by 8.
  temp >>= 1;
  // Isolate the bits for the upper digit.
  temp &= 0x78;


  // Now return: (Tens * 8) + (Tens * 2) + Ones


  return(temp + (temp >> 2) + (bcd_value & 0x0f));
} 




//tjtanja

Read More

Thuật Toán Điều Khiển PID

Giới thiệu Giải thuật điều khiển PID

      PID là cách viết tắc của các từ Propotional (tỉ lệ), Integral (tích phân) và Derivative (đạo hàm). Tuy xuất hiện rất lâu nhưng đến nay PID vẫn là giải thuật điều khiển được dùng nhiều nhất trong các ứng dụng điều khiển tự động. Để giúp bạn có cái hiểu rõ hơn bản chất của giải thuật PID tôi sẽ dùng một ví dụ điều khiển vị trí của một car (xe) trên đường thẳng. Giả sử bạn có một xe (đồ chơi...) có gắn một động cơ DC. Động cơ sinh ra một lực để đẩy xe chạy tới hoặc lui trên một đường thẳng như trong hình 1. 

Hình 1. Ví dụ điều khiển vị trí xe trên đường thẳng

     Gọi F là lực do động cơ tạo ra điều khiển xe. Ban đầu xe ở vị trí A, nhiệm vụ đặt ra là điều khiển lực F (một cách tự động) để đẩy xe đến đúng vị trí O với các yêu cầu: chính xác (accurate), nhanh (fast response), ổn định (small overshot).
     Một điều rất tự nhiên, nếu vị trí hiện tại của xe rất xa vị trí mong muốn (điểm O), hay nói cách khác sai số(error) lớn, chúng ta cần tác động lực F lớn để nhanh chóng đưa xe về O. Một cách đơn giản để công thức hóa ý tưởng này là dùng quan hệ tuyến tính:

     F=Kp*e                                                                                                       (1)

     Trong đó Kp là một hằng số dương nào đó mà chúng ta gọi là hệ số P (Propotional gain), e là sai số cần điều khiển tức khoảng cách từ điểm O đến vị trí hiện tại của xe. Mục tiêu điều khiển là đưa e tiến về 0 càng nhanh càng tốt. Rõ ràng nếu Kp lớn thì F cũng sẽ lớn và xe rất nhanh chóng tiến về vị trí O. Tuy nhiên, lực F quá lớn sẽ gia tốc cho xe rất nhanh (định luật II của Newton: F=ma). Khi xe đã đến vị trí O (tức e=0), thì tuy lực F=0 (vì F=Kp*e=F=Kp*0) nhưng do quán tính xe vẫn tiếp tục tiến về bên phải và lệch điểm O về bên phải, sai số e lại trở nên khác 0, giá trị sai số lúc này được gọi là overshot (vượt quá). Lúc này, sai số e là số âm, lực F lại xuất hiện nhưng với chiều ngược lại để kéo xe về lại điểm O. Nhưng một lần nữa, do Kp lớn nên giá trị lực F cũng lớn và có thể kéo xe lệch về bên trái điểm O. Quá trình cứ tiếp diễn, xe cứ mãi dao động quanh điểm O. Có trường hơp xe dao động càng ngày xàng xa điểm O. Bộ điều khiển lúc này được nói là không ổn định. Một đề xuất nhằm giảm overshot của xe là sử dụng một thành phần “thắng” trong bộ điều khiển. Sẽ rất lý tưởng nếu khi xe đang ở xa điểm O, bộ điều khiển sinh ra lực F lớn nhưng khi xe đã tiến gần đến điểm O thì thành phần “thắng” sẽ giảm tốc độ xe lại. Chúng ta đều biết khi một vật dao động quanh 1 điểm thì vật đó có vận tốc cao nhất ở tâm dao động (điểm O). Nói một cách khác, ở gần điểm O sai số e của xe thay đổi nhanh nhất (cần phân biệt: e thay đổi nhanh nhất  không phải e lớn nhất). Mặt khác, tốc độ thay đổi của e có thể tính bằng đạo hàm của biến này theo thời gian. Như vậy, khi  xe từ A tiến về gần O, đạo hàm của sai số e tăng giá trị nhưng ngược chiều của lực F (vì e đang giảm nhanh dần). Nếu sử dụng đạo hàm làm thành phần “thắng” thì có thể giảm được overshot của xe. Thành phần “thắng” này chính là thành phần D (Derivative) trong bộ điều khiển PID mà chúng ta đang khảo sát. Thêm thành phần D này vào bộ điều khiển P hiện tại, chúng ta thu được bộ điều khiển PD nhu sau:

     F=Kp*e + Kd*(de/dt)                                                                               (2)

     Trong đó (de/dt) là vận tốc thay đổi của sai số e và Kd là một hằng số không âm gọi là hệ số D (Derivative gain).
     Sự hiện diện của thành phần D làm giảm overshot của xe, khi xe tiến gần về O, lực F gồm 2 thành phần Kp*e > =0 (P) và Kd*(de/dt) <=0 (D). Trong một số trường hợp thành phần D có giá trị lớn hơn thành phần P và lực F đổi chiều, “thắng” xe lại, vận tốc của xe vì thế giảm mạnh ở gần điểm O. Một vấn đề nảy sinh là nếu thành phần D quá lớn so với thành phần P hoặc bản thân thành phần P nhỏ thì khi xe tiến gần điểm O (chưa thật sự đến O), xe có thể dừng hẳn, thành phần D bằng 0 (vì sai số e không thay đổi nữa), lực F = Kp*e. Trong khi Kp và e lúc này đều nhỏ nên lực F cũng nhỏ và có thể không thắng được lực ma sát tĩnh. Bạn hãy tưởng tượng tình huống bạn dùng sức của mình để đẩy một xe tải nặng vài chục tấn, tuy lực đẩy tồn tại nhưng xe không thể di chuyển. Như thế, xe sẽ đứng yên mãi dù sai số e vẫn chưa bằng 0. Sai số e trong tình huống này gọi là steady state error (tạm dịch là sai số trạng thái tĩnh). Để tránh steady state error, người ta thêm vào bộ điều khiển một thành phần có chức năng “cộng dồn” sai số. Khi steady state error xảy ra, 2 thành phần P và D mất tác dụng, thành phần điều khiển mới sẽ “cộng dồn” sai số theo thời gian và làm tăng lực F theo thời gian. Đến một lúc nào đó, lực F đủ lớn để thắng ma sát tĩnh và đẩy xe tiến tiếp về điểm O. Thành phần “cộng dồn” này chính là thành phần I (Integral - tích phân) trong bộ điều khiển PID. Vì chúng ta điều biết, tích phân một đại lượng theo thời gian chính là tổng của đại lượng đó theo thời gian. Bộ điều khiển đến thời điểm này đã đầy đủ là PID:

     F=Kp*e + Kd*(de/dt)+Ki*∫edt                                                                    (3)

     (chú ý: ∫edt là tích phân của biến e theo t)

     Như vậy, chức năng của từng thành phần trong bộ điều khiển PID giờ đã rõ. Tùy vào mục đích và đối tượng điều khiển mà bộ điều khiển PID có thể được lượt bớt để trở thành bộ điều khiển P, PI hoặc PD. Công việc chính của người thiết kế bộ điều khiển PID là chọn các hệ số Kp, Kd và Ki sao cho bộ điều khiển hoạt động tốt và ổn định (quá trình này gọi là PID gain tuning). Đây không phải là việc dễ dàng vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Tôi tóm tắt một kinh nghiệm cơ bản khi chọn các hệ số cho PID như sau:
     - Chọn Kp trước: thử bộ điều khiển P với đối tượng thật (hoặc mô phỏng), điều chỉnh Kp sao cho thời gian đáp ứng đủ nhanh, chấp nhận overshot nhỏ.
     - Thêm thành phần D để loại overshot, tăng Kd từ từ, thử nghiệm và chọn giá trị thích hợp. Steady state error có thể sẽ xuất hiện.
     - Thêm thành phần I để giảm steady state error. Nên tăng Ki từ bé đến lớn để giảm steady state error đồng thời không để cho overshot xuất hiện trở lại.
     Có một phương pháp rất phổ biến dùng để chọn các hệ số cho bộ điều khiển PID gọi là Ziegler–Nichols, bạn quan tâm có thể tự tìm hiểu thêm.

     Điều khiển PID số
     Công thức của bộ điều khiển PID trình bày trong (3) là dạng hàm liên tục của biến e, trong đó có cả thành phần tuyến tính, đạo hàm và tích phân. Tuy nhiên, hệ thống máy tính và vi điều khiển lại là hệ thống số. Muốn xây dựng bộ điều khiển PID trên máy tính hay trên vi điều khiển chúng ta phải biết cách xấp xỉ phương trình liên tục thành dạng rời rạc. Để thực hiện “số hóa” bộ điều khiển PID trước hết tôi nói sơ qua thế nào là hệ thống số (digital) so với hệ thống liên tục hay hệ thống tương tự (analog). Hãy quan sát hệ thống điều chỉnh nhiệt độ đơn giản như trong hình 2.

Hình 2. Tự động điều chỉnh nhiệt độ

      Giả sử chúng ta cần điều chỉnh nhiệt độ trong phòng ở một mức nào đó (tùy theo giá trị tham chiếu) bằng quạt. Cảm biến đo nhiệt độ và hồi tiếp về bộ khuyếch đại vi sai (so sánh và khuyếch đại). Nếu có sai số giữa giá trị tham chiếu và giá trị đo từ cảm biếm, bộ khuyếch đại vi sai sẽ tự động khuyếch đại sai số này và làm tăng hay giảm vận tốc của quạt để điều chỉnh nhiệt độ. Quá trình này xảy ra một cách liên tục. Bộ khuyếch đại vi sai trong trường hợp này chính là bộ điều khiển tương tự (analog controller). Bộ khuyếch đại này là một mạch điện tử thông thường như Opamp chẳng hạn. Nếu chúng ta thay bộ khuyếch đại này bằng một vi điều khiển thì quá trình hiệu chỉnh không còn xảy ra liên tục nữa mà theo một chu kỳ nào đó. Ví dụ cứ mỗi 10 ms chúng ta đọc giá trị từ cảm biến một lần để tính toán sai số và xuất giá trị điều khiển quạt. Bộ Vi điều khiển  thực hiện gọi là bộ điều khiển số (digital controller) và khoảng thời gian 10ms này gọi là thời gian lấy mẫu (sampling time), đó là khoảng cách giữa 2 lần điều khiển liên tiếp. Rõ ràng thời gian lấy mẫu càng nhỏ (tấn số cao) thì việc hiệu chỉnh càng tiến gần đến sự “liên tục” và chất lượng điều khiển sẽ tốt hơn. Trong các bộ điều khiển số, thời gian lấy mẫu là một yếu tố rất quan trọng. Cần tính toán để thời gian này không quá lớn nhưng cũng đừng quá nhỏ, vì như thế sẽ hao phí thời gian thực thi.
      Vì bộ điều khiển PID xây dựng trong Vi xử lý sẽ là bộ điều khiển số, chúng ta cần xấp xỉ công thức của bộ điều khiển này theo các khoảng thời gian rời rạc. Trước hết, thành phần P tương đối đơn giản vì đó là quan hệ tuyến tính Kp*e, chúng ta chỉ cần áp dụng trực tiếp công thức này mà không cần bất kỳ xấp xỉ nào. Tiếp đến là xấp xỉ cho đạo hàm của biến e. Vì thời gian lấy mẫu cho các bộ điều khiển thường rất bé nên có thể xấp xỉ đạo hàm bằng sự thay đổi của e trong 2 lần lấy mẫu liên tiếp:
      de/dt =(e(k) – e(k-1))/h.
      Trong đó e(k) là giá trị hiện tại của e, e(k-1) là giá trị của e trong lần lấy mẫu trước đó và h là khoảng thời gian lấy mẫu (h là hằng số).

Hình 3. Xấp xỉ đạo hàm của biến sai số e

     Thành phần tích phân được xấp xỉ bằng diện tích vùng giới hạn bởi hàm đường biểu diễn của e và trục thời gian. Do việc tính toán tích phân không cần quá chính xác, chúng ta có thể dùng phương pháp xấp xỉ đơn giản nhất là xấp xỉ hình chữ nhật (sai số của phương pháp này cũng lớn nhất). Ý tưởng được trình bày trong hình 4.

Hình 4. Xấp xỉ tích phân của biến sai số e

     Tích phân của biến e được tính bằng tổng diện tích các hình chữ nhật tại mỗi thời điểm đang xét. Mỗi hình chữ nhật có chiều rộng bằng thời gian lấy mẫu h và chiều cao là giá trị sai số e tại thời điểm đang xét. Tổng quát:

                                                                                    (4)

Tổng hợp các xấp xỉ, công thức của bộ điều khiển PID số được trình bày trong (5)

                                                                       (5)

Trong đó u là đại lượng output từ bộ điều khiển. Để đơn giản hóa việc tính thành phần tích phân, chúng ta nên dùng phương pháp “cộng dồn” (hay đệ quy):

                                                                                                    (6)

Với I(k) là thành phần tích phân hiện tại và I(k-1) là thành phần tích phân trước đó.
     Các công thức (5) và (6) rất dễ dàng để thực hiện bằng Vi điều khiển. Do đó, đến lúc này chúng ta đã sẵn sàng để đưa ý tưởng vào lập trình cho chip.

(nguồn: hocarv)

Read More

IC Thời Gian Thực - DS1307

I. Chip DS1307.
     DS1307 là chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng, tình bằng giây, phút, giờ…DS1307 là một sản phẩm của Dallas Semiconductor (một công ty thuộc Maxim Integrated Products). Chip này có 7 thanh ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm. Ngoài ra DS1307 còn có 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống có thể dùng như RAM. DS1307 được đọc và ghi thông qua giao diện nối tiếp I2C  nên cấu tạo bên ngoài rất đơn giản. DS1307 xuất hiện ở 2 gói SOIC và DIP có 8 chân như trong hình 1.

Hình 1. Hai gói cấu tạo chip DS1307.

       Các chân của DS1307 được mô tả như sau:
       - X1 và X2: là 2 ngõ kết nối với 1 thạch anh 32.768KHz làm nguồn tạo dao động cho chip.
       - V_BAT: cực dương của một nguồn pin 3V nuôi chip.
       - GND: chân mass chung cho cả pin 3V và Vcc.
       - Vcc: nguồn cho giao diện I2C, thường là 5V và dùng chung với vi điều khiển. Chú ý là nếu Vcc không được cấp nguồn nhưng VBAT được cấp thì DS1307 vẫn đang hoạt động (nhưng không ghi và đọc được).
       - SQW/OUT: một ngõ phụ tạo xung vuông (Square Wave / Output Driver), tần số của xung được tạo có thể được lập trình. Như vậy chân này hầu như không liên quan đến chức năng của DS1307 là đồng hồ thời gian thực, chúng ta sẽ bỏ trống chân này khi nối mạch.
       - SCL và SDA là 2 đường giao xung nhịp và dữ liệu của giao diện I2C.
Có thể kết nối DS1307 bằng một mạch điện đơn giản như trong hình 2.

Hình 2. Mạch ứng dụng đơn giản của DS1307.

      Cấu tạo bên trong DS1307 bao gồm một số thành phần như mạch nguồn, mạch dao động, mạch điều khiển logic, mạch giao điện I2C, con trỏ địa chỉ và các thanh ghi (hay RAM). Do đa số các thành phần bên trong DS1307 là thành phần “cứng” nên chúng ta không có quá nhiều việc khi sử dụng DS1307. Sử dụng DS1307 chủ yếu là ghi và đọc các thanh ghi của chip này. Vì thế cần hiểu rõ 2 vấn đề cơ bản đó là cấu trúc các thanh ghi và cách truy xuất các thanh ghi này thông qua giao diện I2C.
       Bộ nhớ DS1307 có tất cả 64 thanh ghi 8-bit được đánh địa chỉ từ 0 đến 63 (từ 0x00 đến 0x3F theo hệ hexadecimal). Tuy nhiên, thực chất chỉ có 8 thanh ghi đầu là dùng cho chức năng “đồng hồ” (gọi là RTC) còn lại 56 thanh ghi bỏ trông có thể được dùng chứa biến tạm như RAM nếu muốn. Bảy thanh ghi đầu tiên chứa thông tin về thời gian của đồng hồ bao gồm: giây (SECONDS), phút (MINUETS), giờ (HOURS), thứ (DAY), ngày (DATE), tháng (MONTH) và năm (YEAR). Việc ghi giá trị vào 7 thanh ghi này tương đương với việc “cài đặt” thời gian khởi động cho RTC. Việc đọc giá từ 7 thanh ghi là đọc thời gian thực mà chip tạo ra. Ví dụ, lúc khởi động chương trình, chúng ta ghi vào thanh ghi “giây” giá trị 42, sau đó 12s chúng ta đọc thanh ghi này, chúng ta thu được giá trị 54. Thanh ghi thứ 8 (CONTROL) là thanh ghi điều khiển xung ngõ ra SQW/OUT (chân 6). Tuy nhiên, do chúng ta không dùng chân SQW/OUT nên có thề bỏ qua thanh ghi thứ 8. Tổ chức bộ nhớ của DS1307 được trình bày trong hình 3.

Hình 3. Tổ chức bộ nhớ của DS1307.

      Vì 7 thanh ghi đầu tiên là quan trọng nhất trong hoạt động của DS1307, chúng ta sẽ khảo sát các thanh ghi này một cách chi tiết. Trước hết hãy quan sát tổ chức theo từng bit của các thanh ghi này như trong hình 4.

Hình 4. Tổ chức các thanh ghi thời gian.

      Điều đầu tiên cần chú ý là giá trị thời gian lưu trong các thanh ghi theo dạng BCD. BCD là viết tắt của cụm từ Binary-Coded Decimal, tạm dịch là các số thập phân theo mã nhị phân. Ví dụ bạn muốn cài đặt cho thanh ghi MINUTES giá trị 42. Nếu quy đổi 42 sang mã thập lục phân thì chúng ta thu được 42=0x2A. Theo cách hiểu thông thường chúng ta chỉ cần gán MINUTES=42 hoặc MINUTES=0x2A, tuy nhiên vì các thanh ghi này chứa giá trị BCD nên mọi chuyện sẽ khác ( hình 5).

Hình 5. Số BCD.

      Với số 42, trước hết nó được tách thành 2 chữ số (digit) 4 và 2. Mỗi chữ số sau đó được đổi sang mã nhị phân 4-bit. Chữ số 4 được đổi sang mã nhị phân 4-bit là 0100 trong khi 2 được đổi thành 0010. Ghép mã nhị phân của 2 chữ số lại chúng ta thu được mốt số 8 bit, đó là số BCD. Với trường hợp này, số BCD thu được là 01000010 (nhị phân) = 66. Như vậy, để đặt số phút 42 cho DS1307 chúng ta cần ghi vào thanh ghi MINUTES giá trị 66 (mã BCD của 42). Tất cả các phần mềm lập trình hay thanh ghi của chip điều khiển đều sử dụng mã nhị phân thông thường, không phải mã BCD, do đó chúng ta cần viết các chương trình con để quy đổi từ số thập nhị phân (hoặc thập phân thường) sang BCD. Thoạt nhìn, mọi người đều cho rằng số BCD chỉ làm vấn đền thêm rắc rối, tuy nhiên số BCD rất có ưu điểm trong việc hiển thị nhất là khi hiển thị từng chữ số như hiển thị bằng LED 7 đoạn chẳng hạn. Quay lại ví dụ 42 phút, giả sử chúng ta dùng 2 LED 7-đoạn để hiện thị 2 chữ số của số phút. Khi đọc thanh ghi MINUTES chúng ta thu được giá trị 66 (mã BCD của 42), do 66=01000010 (nhị phân), để hiển thị chúng ta chỉ cần dùng phương pháp tách bit thông thường để tách số 01000010 thành 2 nhóm 0100 và 0010 (tách bằng toán tử shift “>>” của C hoặc instruction LSL, LSR trong asm) và xuất trực tiếp 2 nhóm này ra LED vì 0100 = 4 và 0010 =2, rất nhanh chóng. Thậm chí, nếu chúng ta nối 2 LED 7-đoạn trong cùng 1 PORT, việc tách ra từng digit là không cần thiết, để hiển thị cả số, chỉ cần xuất trực tiếp ra PORT. Như vậy, với số BCD, việc tách và hiển thị digit được thực hiện rất dễ dàng, không cần thực hiện phép chia (rất tốn thời gian thực thi) cho cơ số 10, 100, 1000…như trong trường hợp số thập phân.
     Thanh ghi giây (SECONDS): thanh ghi này là thanh ghi đầu tiên trong bộ nhớ của DS1307, địa chỉ của nó là 0x00. Bốn bit thấp của thanh ghi này chứa mã BCD 4-bit của chữ số hàng đơn vị của giá trị giây. Do giá trị cao nhất của chữ số hàng chục là 5 (không có giây 60 !) nên chỉ cần 3 bit (các bit SECONDS6:4) là có thể mã hóa được (số 5 =101, 3 bit). Bit cao nhất, bit 7, trong thanh ghi này là 1 điều khiển có tên CH (Clock halt – treo đồng hồ), nếu bit này được set bằng 1 bộ dao động trong chip bị vô hiệu hóa, đồng hồ không hoạt động. Vì vậy, nhất thiết phải reset bit này xuống 0 ngay từ đầu.
     Thanh ghi phút (MINUTES): có địa chỉ 0x01, chứa giá trị phút của đồng hồ. Tương tự thanh ghi SECONDS, chỉ có 7 bit của thanh ghi này được dùng lưu mã BCD của phút, bit 7 luôn luôn bằng 0.
      Thanh ghi giờ (HOURS): có thể nói đây là thanh ghi phức tạp nhất trong DS1307. Thanh ghi này có địa chỉ 0x02. Trước hết 4-bits thấp của thanh ghi này được dùng cho chữ số hàng đơn vị của giờ. Do DS1307 hỗ trợ 2 loại hệ thống hiển thị giờ (gọi là mode) là 12h (1h đến 12h) và 24h (1h đến 24h) giờ, bit6 (màu green trong hình 4) xác lập hệ thống giờ. Nếu bit6=0 thì hệ thống 24h được chọn, khi đó 2 bit cao 5 và 4 dùng mã hóa chữ số hàng chục của giá trị giờ. Do giá trị lớn nhất của chữ số hàng chục trong trường hợp này là 2 (=10, nhị phân) nên 2 bit 5 và 4 là đủ để mã hóa. Nếu bit6=1 thì hệ thống 12h được chọn, với trường hợp này chỉ có bit 4 dùng mã hóa chữ số hàng chục của giờ, bit 5 (màu orange trong hình 4) chỉ buổi trong ngày, AM hoặc PM. Bit5 =0 là AM và bit5=1 là PM. Bit 7 luôn bằng 0. (thiết kế này hơi dở, nếu dời hẳn 2 bit mode và A-P sang 2 bit 7 và 6 thì sẽ đơn giản hơn).
     Thanh ghi thứ (DAY – ngày trong tuần): nằm ở địa chỉ 0x03. Thanh ghi DAY chỉ mang giá trị từ 1 đến 7 tương ứng từ Chủ nhật đến thứ 7 trong 1 tuần. Vì thế, chỉ có 3 bit thấp trong thanh ghi này có nghĩa.
     Các thanh ghi còn lại có cấu trúc tương tự, DATE chứa ngày trong tháng (1 đến 31), MONTH chứa tháng (1 đến 12) và YEAR chứa năm (00 đến 99). Chú ý, DS1307 chỉ dùng cho 100 năm, nên giá trị năm chỉ có 2 chữ số, phần đầu của năm do người dùng tự thêm vào (ví dụ 20xx).
      Ngoài các thanh ghi trong bộ nhớ, DS1307 còn có một thanh ghi khác nằm riêng gọi là con trỏ địa chỉ hay thanh ghi địa chỉ (Address Register). Giá trị của thanh ghi này là địa chỉ của thanh ghi trong bộ nhớ mà người dùng muốn truy cập.


Tham khảo thêm: Code mẫu - Giao tiếp PIC17F877A với DS1307




(nguồn: hocavr)

Read More

Hướng Dẫn Lập Trình ARM - LPC1343

Nội Dung:

+ Giới Thiệu về LPC1343

+ Giới thiệu LPCXpresso LPC1343 board

+ Hướng dẫn Lập Trình cho LPC1343 bằng LPCXpresso IDE- Code Red
        + Cài đặt LPCXpresso IDE Code red
        + Tạo Project trong LPCXpresso IDE Code red

        + Code mẫu ARM LPC1343

Giới Thiệu về LPC1343

+ LPC1343 thuộc dòng Vi điều khiển ARM Cortex-M3, kiến trúc Harvard.

+ Hoạt động ở tần số CPU lên đến 72MHz.

+ 32KB bộ nhớ chương trình, 8KB SRAM, USB Device.

+ USB 2.0, UART hỗ trợ RS-485, I2C, 42 PINs I/O

+ WatchDog Timer

...

Sơ Đồ Khối

Các PIN

Kit phát triển: LPCXpresso development board

+ Trên Board gồm 2 thành phần: LPC-Link và Target.

+ LPC-Link là một mạch nạp với 1 dăm 10 PINs dành cho việc kết nối vớicác thiết bị khác. Bên cạnh đó nó được kết nối sẵn với bo mạch LPC1343 qua một giao diện USB để tiến hành nạp Kit, debug.

+ LPC1343 có thể dễ dàng kết nối ra ngoài qua các chân được nối sẵn.

Hướng dẫn Lập Trình cho LPC1343

Cài đặt chương trình

+ Để lập trình ứng dụng cho Kit LPCXpresso LPC1343, ta sử dụng trình biên dịch LPCXpresso IDE - Code Red.

+ Để Download phần mềm: các bạn vào trang http://lpcxpresso.code-red-tech.com/LPCXpresso/ tạo tài khoản:

Đăng nhập vào và Download:

Chọn Windows (Hoặc Linux)

Chọn bản mới nhất:

... đợi tải về, cài đặt theo mặc định.

Sau khi cài đặt, chạy phần mềm. Để kích hoạt FULL phần mềm, các bạn vào Help -> Product activation -> Create Serial number and Activate:

Coppy Serial number lại:

Nhấn OK, giao diện làm việc của LPCXpresso IDE sẽ tự động chuyển đến trang đăng ký cho bạn: (hoặc bạn có thể đăng nhập lại vào website ở trên)

Sau khi nhập Serial number vào, ấn send me my activation code, Code sẽ được gửi vào email đăng ký của bạn:

Coppy code, vào Help -> Product activation -> Enter Activation code và nhập Code. Xong ok!

Các Bước Tạo Project trong LPCXpresso IDE

Bước 1: chọn nơi chứa Project

+ Chọn File -> Switch Workspace -> Other, rồi chọn thư mục mong muốn.
(ta nên tạo riêng 1 thư mục cho Project, và coppy file thư viện chính (CMSIS) vào cùng Folder này)

Bước 2: Nhập thư viện CMSIS
+ Thư viện CMSISv2p00_LPC13xx.zip cho LPC1343 - Download tại đây!

Chọn Import Project(s) -> Browse, chọn đến thư viện CMSIS 2.0 LPC13xx.

Sau khi add, thư viện sẽ hiển thị trong thẻ Project Ex.

Bước 3: Tạo Project mới
Trong thẻ Quickstart: Chọn New project ->  NXP LPC1300 -> C Project -> Next:

Đặt tên Project:

Chọn loại LPC cụ thể (LPC1343):

Bỏ chọn mục Enable CRP in the target image -> Finish:

Chương trình chính của chúng ta sẽ được viết trong file main.c, chúng ta sẽ viết thử 1 chương trình nháy LED ở chân P0.7:

Bước 4: Thêm các file thư viện cần thiết


+ Để thực hiện chương trình nháy LED, chúng ta cần phải cấu hình các chân của LPC, thực hiện trễ, do đó ta cần đến 2 file thư viện là gpio.c, gpio.h và timer32.c, timer32.h. Tiến hành kéo thả các file đó vào thư mục src trong Project:
+ Các bạn có thể download một số thư viện ở đây!

Bước 5: Viết chương trình

Chương trình trong hàm main.c:

#include "LPC13xx.h"                        /* LPC13xx definitions */

#include "gpio.h"

#include "timer32.h"

/* Main Program */

int main (void)

{

  init_timer32(0, TIME_INTERVAL); //cấu hình timer0

  enable_timer32(0);                            //cho phép timer0 hoạt động

  GPIOInit();                                       //khởi tạo GPIO

  GPIOSetDir( 0 , 7 , 1 );                    //Đặt chân P0.7 là đầu ra "1"

  while (1)                                /* Loop forever */

  {

     GPIOSetValue( 0 , 7 , 1 );             //Set chân P0.7 lên "1"

     delay32Ms(0,500);                        //trễ 500Ms

     GPIOSetValue( 0 , 7 , 0 );             //Set chân P0.7 về "0"

     delay32Ms(0,500);                        //trễ 500Ms

  }

}

Bước 6: Thêm đường dẫn đến các thư mục chứa thư viện


+ Ở đây ta sử dụng các thư viện của CMSIS trong thư mục inc, src của nó, và các thư viện khác trong thư mục chính src của Project. Do đó ta cần phải chỉ rõ đường dẫn đến các thư mục này:
+ Chuột phải vào tên của Project trong thẻ Project Ex -> chọn Properties:

+ Cửa sổ Properties hiện ra: Chọn C/C++ Build -> Settings -> Tool Settings -> Includes -> Ấn vào biểu tượng Add -> Workspace -> chọn Folder muốn Add -> Ok (8) -> Lại chọn tiếp các Folder còn lại -> Sau khi Add hết ấn Ok (9) :

Bước 7: Build chương trình
Trong thẻ Quickstart chọn Build 'demo' [Debug] , đợi cho chương trình Build xong -> xuất hiện thông báo:

Bước 8: Nạp vào Board LPC1343
+ Dùng Cable USB kết nối Board LPC1343 với PC.
+ Nạp chương trình: mở Folder Debug trong giao diện Project -> chuột phải vào file demo.axf -> Chọn Binary Utilities -> Program Flash :

+ Kết quả sau khi nạp xong: (LED trên Board sẽ nháy theo như chương trình)

Một số chương trình mẫu: Download ở đây!

the end

Read More