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基于 FC7300 平台之 PCF2131 RTC 芯片寄存器的介绍及实现

关键字 :pcf2131fc7300电池NXPon

简介

        PCF2131 是一款具有集成温度补偿晶体振荡器（TCXO）和 32.768 kHz 石英晶体的 CMOS 实时时钟（RTC）芯片。PCF2131 具有可选择的 I2C 总线或 SPI 总线。本文主要对PCF2131 RTC 芯片寄存器进行介绍。世平集团基于 FlagChips FC7300 BMS 方案 BMU 板的 PCF2131 RTC 芯片，被用于设置准确性地时间日期，提供闹钟、提供可编程看门狗、提供时间戳等功能。

       在本文中举例，通过配置时间戳中断寄存器和中断掩码寄存器 INT_B_MASK2，实现时间戳在中断引脚B上产生中断，即在中断引脚B的中断处理函数中打印“TS1 INT is ok”。

                                                                                                                                                                                                 

1.寄存器介绍

1.1 控制寄存器


  • Control_1 寄存器
    • EXT_TEST：RTC 运行模式位
    • TC_DIS：温度自动补偿位
    • STOP：RTC 时钟位
    • 100TH_S_DIS：1/100 秒位
    • POR_OVRD：上电复位覆盖位
    • 12_24：时间格式位
    • MI：分钟中断位
    • SI：秒中断位
  • Control_2 寄存器
    • MSF：秒和分钟中断标志位
    • WDTF：看门狗标志位
    • AF：闹钟标志位
    • AIE：闹钟中断标志位
  • Control_3 寄存器
    • PWRMNG[2:0]：控制电池切换、电池电量不足检测和额外电源故障检测功能位
    • BTSE：电池切换时，时间戳标志位
    • BLF：电池电量低标志位
    • BIE：电池电量切换中断标志位
    • BLIE：电池电量低中断标志位
  • Control_4 寄存器
    • TSF1-TSF2：时间戳标志位
  • Control_5 寄存器
    • TSIE1-TSIE4：时间戳中断标志位


1.2 软件复位寄存器


  • CPR：清除预分频位
  • SR：软件复位位
  • CTS：清除时间戳位


1.3 时间日期寄存器


  • 100 th_Seconds 寄存器：以 BCD 码的格式设置 1/100 秒，范围 0-99
  • Seconds 寄存器
    • OSF：保持时钟完整性
    • SECONDS：以 BCD 码的格式设置秒，范围 0-59
  • Minutes 寄存器：以 BCD 码的格式设置分钟，范围 0-59
  • Hours 寄存器
    • 12 小时格式下
      • AMPM 位：上午、下午格式
      • HOURS 位：以 BCD 码的格式设置小时，范围 1-12
    • 24 小时格式下
      • HOURS 位：以 BCD 码的格式设置小时，范围 0-24
  • Days 寄存器：以 BCD 码的格式设置天，范围 1-31
  • Weekdays 寄存器：以 BCD 码的格式设置天，范围 0-6
  • Months 寄存器：以 BCD 码的格式设置月，范围 1-12
  • Years 寄存器：以 BCD 码的格式设置年，范围 0-99


1.4 闹钟寄存器


  • Second_alarm 寄存器
    • SECONDS：以 BCD 码的格式设置秒，范围 0-59
  • Minutes_alarm 寄存器：以 BCD 码的格式设置分钟，范围 0-59
  • Hours_alarm 寄存器
    • 12 小时格式下
      • AMPM 位：上午、下午格式
      • HOURS 位：以 BCD 码的格式设置小时，范围 1-12
    • 24 小时格式下

      • HOURS 位：以 BCD 码的格式设置小时，范围 0-24
      • Days_alarm 寄存器：以 BCD 码的格式设置天，范围 1-31
      • Weekdays_alarm 寄存器：以 BCD 码的格式设置天，范围 0-6


1.5 CLKOUT_Ctl 寄存器 


  • TCR[1:0]:温度测量周期
  • OTPR 位：OTP 刷新位
  • COF[2:0]：CLKOUT 频率选择，如下如所示：



1.6 时间戳寄存器


PCF2131 RTC 芯片共有 4 个时间戳寄存器，由于 4 个时间戳寄存器除了地址不同外，其余都相同，所以在这只介绍一个即可。

  • Timestp_ctl1
    • TSM 位
    • TSOFF 位
    • SUBSEC_TIMESTP[4:0]：当 100TH_S_DIS = '1' 时，以 BCD 格式编码的时间戳信息为 1/16 秒。当 100TH_S_DIS = '0' 时，以 BCD 格式编码的时间戳信息为 1/20 秒。
  • Sec_timestp1 寄存器
    • SECONDS：以 BCD 码的格式设置秒，范围 0-59
  • Min_timestp1 寄存器：以 BCD 码的格式设置分钟，范围 0-59
  • Hour_timestp1 寄存器
    • 12 小时格式下
      • AMPM 位：上午、下午格式
      • HOURS 位：以 BCD 码的格式设置小时，范围 1-12
    • 24 小时格式下
      • HOURS 位：以 BCD 码的格式设置小时，范围 0-24
      • Day_timestp1 寄存器：以  BCD 码的格式设置天，范围 1-31
      • Mon_timestp1 寄存器：以 BCD 码的格式设置天，范围 1-12
      • Year_timestp1 寄存器：以 BCD 码的格式设置天，范围 0-99


1.7 中断掩码寄存器

 

  中断掩码寄存器 A 和 B，一个是配置引脚 A 中断，另一个是配置引脚 B 中断，两者中断源一样。所以在此只介绍引脚 A 中断掩码寄存器。

  • INT_A_MASK1
    • MIA：分钟中断掩码位
    • SIA：秒中断掩码位
    • WD_CDA：看门狗中掩码断
    • AIEA：闹钟中断掩码位
    • BIEA：电池切换中断掩码位
    • BLIEA：电池电量低中断掩码位
  • INT_A_MASK2
    • TSIEA1-TSIEA4：时间戳 1-时间戳 4 中断掩码位


1.8 看门狗寄存器


  • Watchdg_tim_ctl
    • WD_CD 位：看门狗定时器位
    • TI_TP 位：秒或分钟中断时，产生信号位
    • TF[1:0] 位：看门狗计时器时钟位
  • Watchdg_tim_ctl
    • WATCHDG_TIM_VAL[7:0]
    • VAL 值最小为 2
    • VAL 值最大值为 255




2.寄存器的配置

2.1 时间戳中断寄存器的配置


图1，Control_4、Control_5寄存器图

        如图 1 所示，为Control_4、Control_5 寄存器图。时间戳中断的配置，是通过将 Control_4 的 TSF1 位，置 0，将 Control_5 的 TSIE1 位，置 1，实现的。Control_4 的 TSF1 位，置0，是通过将 TS1 引脚的电平实现。将 Control_5 的 TSIE1 位置 1，是通过程序 Set_INT_Flag_Type (TS1_Flag) 函数实现。



2.2 中断掩码寄存器 INT_B_MASK2 配置


图2，中断掩码寄存器图

        如图 2 所示，为中断掩码寄存器图。配置时间戳在中断引脚 B 上产生中断，即把中断掩码寄存器 INT_B_MASK2 的 TSIE1B 位置 0，通过程序 Set_INT(INTB,Turn_ON,TSF1) 函数实现。



2.3 硬件介绍


图3，FC7300 BMS 方案 BMU 板



图4，FC7300 BMS方案 BMU 原理图

如图 4 为 PCF2131  RTC 原理图。IFS 引脚接 VSS，所以通讯方式为 SPI。TS1 为输入引脚，可由 MCU 控置输出高低电平。    



2.4程序分析

2.4.1 main.c 程序    

       主函数：配置 UART 初始化配置。配置 SPI 初始化配置。配置时间戳中断，初始化时间戳 TS1 引脚为高电平，当为低电平是启用时间戳。延迟 4s。配置中断引脚 B 产生引脚中断，配置为下降沿触发，配置中断处理函数。配置时间戳 TS1 引脚为低电平，即启用时间戳。

int_main(viod)

{

BSP_PORT_Init();   //UART引脚初始化

        BSP_FCUART_Init();   // UART 初始化配置

        PCF2131_SPI_int(500000);   // SPI 初始化配置，波特率为 500KHZ

        INTB_GPIO_Int();   //中断引脚B初始化配置，设置成下降沿

        TS1_GPIO_Int();    //时间戳引脚 TS1 初始化配置，电平配置为高电平

        Set_INT_Flag_Type (TS1_Flag);  //使能时间戳中断

        Systc_Delay_ms(4000);   //延迟 4s

        Set_INT(INTB,Turn_ON,TSF1);   //使能时间戳在中断引脚 B 上的中断

        GPIO_Toggle(PORT_B, PORT_PIN_4);  //将时间戳引脚 TS1电平设置为低电平，启用时间戳

While(1)

{

   }

}

函数 INTB_GPIO_Int：中断引脚 B 初始化配置，使能下降沿触发中断，配置中断处理函数。

void INTB_GPIO_Intt(void)

{

         PORT_InitType tInitStruct = {0};

         PORT_InterruptType tIntStruct = {0};

 

         tInitStruct.u32PortPins = PORT_PIN_14;

         tInitStruct.uPortPinMux.u32PortPinMode = PORTA_14_GPIO;

         tInitStruct.ePortGpioDir = PORT_GPIO_IN;

//     tInitStruct.bPullEn = 1;

//     tInitStruct.ePullSel=PORT_PULL_UP;

         PORT_InitPins(PORT_A, &tInitStruct);

 

         tIntStruct.u32PortPins = PORT_PIN_14;

         tIntStruct.ePortIsrMode = PORT_IRQ_FALLING;    // 下降沿触发

         tIntStruct.pIsrNotify = EVB_INTB_IRQ_PROCESS;   //中断处理函数

         PORT_InitInterrupt(PORT_A, &tIntStruct);  

         IntMgr_EnableInterrupt(PORTA_IRQn);

         IntMgr_SetPriority(PORTA_IRQn,2);

}

函数 Set_INT_Flag_Type：设置时间戳中断。

void Set_INT_Flag_Type(Set_Flg_Type Flg_Type )

{

        uint8_t Txbuff[2]={0};

        uint8_t Rxbuff[2]={0};

                 Txbuff[0]=0x80 |Control_5_Adrress;

                 PCF2131_SPI_TX_RX(Txbuff,1,Rxbuff,1);

                 Txbuff[0]=0x7F&Control_5_Adrress;

                 Txbuff[1]=SET_BIT(Rxbuff[0],7);

                 PCF2131_SPI_TX_RX(Txbuff,2,Rxbuff,0);

}





3．实现

3.1 示波器中断引脚 B 波形抓取

从图5 所示，系统开始运行到中断产生用时 4s。

图5，示波器抓取中断引脚 B 上的波形

3.2 串口助手打印

如图6 所示，从系统开始运行到时间戳在中断引脚 B 上产生中断用时 4s。

图6，中断引脚 B 中断处理函数打印图




4.总结

       本文主要对 PCF2131 RTC 芯片寄存器的介绍及实现。通过举例配置时间戳中断寄存器和中断掩码寄存器 INT_B_MASK2，实现时间戳从系统开始运行，经历 4s 的时间，进入中断引脚 B 的中断处理函数中打印“TS1 INT is ok”。如有问题欢迎在下方评论区留言或者发邮件到 atu.sh@wpi-group.com。




5．参考文献

(1)  PCF2131 data sheet Rev. 1.1

(2)  FC7300 BMS 方案 BMU 原理图

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如有更多需求，欢迎联系大联大世平集团 ATU 部门：atu.sh@wpi-group.com   作者：Jim Zhang / 张傲

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