【学习】PCF8563芯片资料和相关功能解析

【学习】PCF8563芯片资料和相关功能解析

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PCF8563芯片是以I2C通讯方式的实时时钟／日历芯片。它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过 I2C 总线接口串行传递。最大总线速度为400Kbits/s，”每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。

功能描述

• PCF8563 有 16 个８位寄存器：一个可自动增量的地址寄存器，一个内置 32.768KHz 的
  振荡器（带有一个内部集成的电容）,一个分频器（用于给实时时钟 RTC 提供源时钟）一
  个可编程时钟输出，一个定时器，一个报警器，一个掉电检测器和一个 400KHz I2C 总线接口。

• 所有 16 个寄存器设计成可寻址的 8 位并行寄存器，但不是所有位都有用。前两个寄存器（内存地址 00H，01H）用于控制寄存器和状态寄存器，内存地址 02H～08H 用于时钟计数器（秒~年计数器），地址 09H～0CH 用于报警寄存器（定义报警条件），地址 0DH 控制CLKOUT 管脚的输出频率，地址 0EH 和 0FH 分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器，编码格式为 BCD，星期和星期报警寄存器不以 BCD 格式编码。当一个 RTC 寄存器被读时，所有计数器的内容被锁存，因此，在传送条件下， 可以禁止对时钟／日历芯片的错读。

• 报警功能模式

一个或多个报警寄存器 MSB（AE=Alarm Enable 报警使能位）清０时，相应的报警条件有效，这样，一个报警将在每分钟至每星期范围内产生一次。设置报警标志位 AF（控制／状态寄存器２的位３）用于产生中断，AF 只可以用软件清除。

• 定时器

８位的倒计数器（地址 0FH）由定时器控制寄存器（地址 0EH，参见表 25）控制，定时器控制寄存器用于设定定时器的频率（4096，64，1，或 1/60Hz），以及设定定时器有效或无效。定时器从软件设置的 8 位二进制数倒计数，每次倒计数结束，定时器设置标志位TF（参见表７），定时器标志位 TF 只可以用软件清除，TF 用于产生一个中断（/INT），每个倒计数周期产生一个脉冲作为中断信号。TI/TP（参见表 7）控制中断产生的条件。当读定时器时，返回当前倒计数的数值。

• CLKOUT 输出

管脚 CLKOUT 可以输出可编程的方波。CLKOUT 频率寄存器（地址 0DH；参见表 23）决定方波的频率，CLKOUT 可以输出 32.768KHz( 缺省值)，1024，32，1Hz 的方波。CLKOUT为开漏输出管脚，通电时有效，无效时为高阻抗。

• 复位

PCF8563 包含一个片内复位电路，当振荡器停止工作时，复位电路开始工作。在复位状态下，I2C 总线初始化，寄存器 TF、VL、TD1、TD0、TESTC、AE 被置逻辑１，其它的寄存器和地址指针被清０。

寄存器结构

• 标明“一”的位无效，标明“0”的位应置逻辑0。
  
• BCD 格式寄存器概况(标明“－”的位无效 )
  

连续读取函数

void ReadData1(unsigned char address,unsigned char count,unsigned char * buff) /*多字节*/
{
    
    
    unsigned char i;
    iic_start(); /*开始信号*/
    iic_send_byte(0xa2); /*写命令*/
    iic_ack();/*应答信号拉低，表示接收成功，Proteus仿真时必须要有这个信号*/
    iic_send_byte(address); /*写地址*/
    iic_ack();/*应答*/
    iic_start();/*开始信号*/
    iic_send_byte(0xa3); /*读命令*/
    iic_ack();/*应答*/
    for(i=0; i<count; i++)
    {
    
    /*连续读取7个byte数据，也就是秒-分-时-日期-周-月份-年*/
        buff[i]=Readbyte();
        if(i<count-1)
            WriteACK(0);
    }
    WriteACK(1);
    iic_stop();
}

• 秒、分钟和小时寄存器
  

1. 秒时间读取代码

sec = 0x7f&read_buff[0];//秒

2. 分时间读取代码

  min = 0x7f&read_buff[1] ;

3. 小时时间读取代码

hour   = 0x3f&read_buff[2];

4. 天读取代码

  day   = 0x3f&read_buff[3];//日期

5. 星期读取代码

 week = 0x07&read_buff[4];//周不需要BCD转码

6. 月份读取代码

mon   = 0x1f&read_buff[5];//月份

7. 年份读取代码

year   = 0xff&read_buff[6] ;

以上读取的都是BCD码值，还需要进行数据转换。除了周以外。

BCD转10进制方法

//----------------BCD转10进制-----------
uchar bcd_dec(uchar bat)
{
    
    
    return ( (bat/16*10) + (bat%16) );
}

/****或****/
//----------------BCD转10进制-----------
uchar bcd_dec(uchar bat)
{
    
    
    uchar temp1,temp2,tol;
   temp1=bat&0x0f;
   temp2=(bat&0xf0)>>4;
    tol=temp2*10+temp1;
    return tol;
}

I2C通讯相关内容

• 开始信号

开始信号：SCL为高期间， SDA由高到低的跳变；(特别注意：启动信号是一种电平跳变时序信号，下面是程序编写)

void IIC_Start(void)
{
    
    
    SDA_OUT();     	/*设置C12为输出模式*/
	IIC_SDA=1;	  	/*拉高保持空闲状态*/  
	IIC_SCL=1;		/*拉高保持空闲状态*/  
	delay_us(4);    /*延时保证电平稳定*/  
 	IIC_SDA=0;   	/*当SCL为高时，SDA由高到低的跳变*/  
	delay_us(4);    /*延时保证电平稳定*/ 
	IIC_SCL=0;		/*钳住I2C总线，准备发送或接收数据*/
}	

• 停止信号

void IIC_Start(void)
{
    
    
    SDA_OUT();     	/*设置C12为输出模式*/
	IIC_SDA=1;	  	/*拉高保持空闲状态*/  
	IIC_SCL=1;		/*拉高保持空闲状态*/  
	delay_us(4);    /*延时保证电平稳定*/  
 	IIC_SDA=0;   	/*当SCL为高时，SDA由高到低的跳变*/  
	delay_us(4);    /*延时保证电平稳定*/ 
	IIC_SCL=0;		/*钳住I2C总线，准备发送或接收数据*/
}	

• 应答信号（单片机读取PCF8563里的数据。故此处发送器为PCF8563，接收器为单片机。）

发送器（PCF8563读数据时）每发送一个字节， 就在时钟脉冲第9个期间释放数据线，由接收器（单片机）反馈一个应答信号。
当应答信号为低电平时， 表示接收器已经成功地接收了该字节，规定为应答位（ACK）
当应答信号为高电平时， 表示接收器接收该字节失败。规定为非应答位（NACK）

• 对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低， 并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。

同时我们还需要对应答信号进行判断，所以我们此处需要编写三个程序：1、产生应答信号；2、产生非应答信号；3、检测应答信号，其中产生应答信号和产生非应答信号是接收器（单片机）使用的，检测应答信号为发送器（PCF8563）使用的。

1. 产生应答信号

void IIC_Ack(void)
{
    
    
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

2. 产生非应答信号

void IIC_NAck(void)
{
    
    
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}	

3. 检测应答信号

u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
    
    
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDA设置为输入  
	IIC_SDA=1;delay_us(1);	   
	IIC_SCL=1;delay_us(1);	 
	while(READ_SDA)
	{
    
    
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
    
    
			IIC_Stop();
			return 1;/*数据传送失败。检测为非应答信号*/
		}
	}
	IIC_SCL=0;//时钟输出0 	   
	return 0;  /*数据传送失败。检测为应答信号*/
} 

读1byte数据

//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK   
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
    
    
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();/*SDA设置为输入*/
    for(i=0;i<8;i++ )
	{
    
    
        IIC_SCL=0; 
        delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(READ_SDA)receive++;   
		delay_us(1); 
    }					 
    if (!ack)
        IIC_NAck();/*发送NACK*/
    else
        IIC_Ack(); /*发送ACK*/
    return receive;
}

写1byte数据

//IIC发送一个字节//返回从机有无应答//1，有应答//0，无应答	
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
    
                            
    u8 t;   
	SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL=0;/*拉低时钟开始数据传输*/
    for(t=0;t<8;t++)
    {
    
                  
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;/*需要发送的数据经过和0x80的与运算之后，右移7位*/
        txd<<=1;/*左移7位*/
		delay_us(2);   /*对延时是必须的*/
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2);  /*对延时是必须的*/
		IIC_SCL=0;	
		delay_us(2); /*对延时是必须的*/
    }	 
} 

在使用Proteus仿真PCF8563时需要添加相关的应答信号，否则读的数据就会不断的跳动，如果是实际硬件电路搭建的话可以忽略这一点。

• I2C相关内容请看《常用通信协议——IIC协议编程实现》