Bibliothèque Arduino pour vérifier la date et la température du DS3231 intégré via I2C
MISE À JOUR : Visitez également le nouveau bibliothèque pour gérer la date et l'heure avec le module RTC DS3231 et Arduino avec des améliorations telles que l'heure saisonnière.
Le fonctionnement du IC de horloges en temps réel (RTC) les plus populaires qui sont contrôlés à l'aide du autobus je2C C'est généralement très similaire. D'ailleurs, le Bibliothèque de fils de Arduino simplifie grandement les communications avec les appareils Interface série à deux fils (TWI), I2C, spécifique.
D'une manière générale, le processus consiste à
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Initier les communications en tant qu'esclave ou maître (défini par défaut) avec la fonction Wire.begin (adresse). Si « adresse » est omis, les communications commencent par le C le professeur de autobus je2C.
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Activer la communication I2C avec l'appareil via l'adresse mémoire où il se trouve, en utilisant la commande Wire.beginTransmission (adresse).
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Écrivez une commande dans le autobus je2C pour indiquer à l'appareil l'opération que vous souhaitez qu'il effectue, en utilisant Wire.write (commande), dans lequel « ordre » est le code d'opération.
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Désactivez les communications pour libérer le autobus je2C avec fonction Wire.endTransmission().
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Demander à l'appareil d'envoyer une certaine quantité de données correspondant à l'opération demandée (dans ce cas, la date et l'heure) avec la fonction Wire.requestFrom (adresse, montant).
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Attendez que les données demandées avec la fonction soient disponibles pour la lecture Fil disponible (), qui renvoie le nombre de données déjà reçues et pouvant être lues.
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Lire les données envoyées par l'appareil (le horloge en temps réel, dans ce cas) en utilisant la fonction Fil.read() autant de fois que d'octets indiqués Fil disponible () qui sont disponibles.
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Normalement, les données sont envoyées dans des formats très compacts, il est donc très probable qu'il soit nécessaire d'interpréter les données reçues d'une manière qui correspond à la représentation des données faite dans le programme qui utilise l'appareil.
Concernant le DS3231 (et les compatibles de la même série, comme le DS3232) et l'interprétation des données, selon les spécifications de l'intégré, par exemple, les valeurs des différents chiffres qui représentent l'heure sont représentées dans décimal codé binaire (BCD) qui sera plus pratique à exprimer sous forme décimale (un octet) à utiliser dans Arduino
Sur la même ligne, la température est exprimée en octet dans complément à deux pour la partie entière et deux bits pour le pas, avec une résolution d'un quart de degré, de la partie décimale. Ces aspects et d’autres de la représentation des données sur l’horloge ont été discutés de manière exhaustive dans le code de bibliothèque ci-dessous. DS3231
Pour vérifier la température avec cette bibliothèque, utilisez simplement la méthode read_temperature() objet DS3231 instancié au début. Pour lire la date et l'heure, elles sont d'abord chargées puis demandées dans l'un des formats (compact, humain...) disponibles pour différents usages, documentés dans le document d'en-tête de la bibliothèque de codes ci-dessous.
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//DS3231.h
#if defined(ARDUINO) && ARDUINO>=100
#include “Arduino.h”
#else
#include “WProgram.h”
#endif
#include <Wire.h>
#define TEMPERATURA_MAXIMA_DS3231 85.0 // Máxima temperatura que se puede medir con un DS3231 (70 grados en la versión comercial / no-industrial)
#define TEMPERATURA_MINIMA_DS3231 -40.0 // Mínima temperatura que se puede medir con un DS3231 (0 grados en la versión comercial / no-industrial)
#define DIRECCION_DS3231 B1101000 // Según datasheet
#define TIMEOUT_I2C_DS3231 200 // Máximo tiempo de espera del bus I2C del DS3231
#define NUMERO_ELEMENTOS_FECHA 7 // Número de elementos (un byte por elemento) que tiene la matriz con los datos de la fecha
#define NUMERO_BYTES_TEMPERATURA 2 // Número de bytes con los que se representa la temperatura (uno para la parte entera y el signo y otro para la parte decimal representada con una resolución de 0.25 grados)
#define RESOLUCION_DECIMALES_DS3231 0.25 // Grados de cada paso de la parte decimal
#define ROTACION_DECIMALES 6 // Rotación necesaria hasta llegar a los bits que contienen la parte que representa los decimales de la temperatura (rotar 6 corresponde a atender a los bits 7 y 8)
#define MASCARA_DECIMALES B11000000 // Máscara para eliminar con una operación and la parte no significativa. En el caso el DS3231 no hace nada ya que al rotar queda sólo la parte relevante.
class DS3231
{
private:
char valor_fecha_hora_DS3231[7]; // Matriz de valores numéricos (7 char) de la fecha y la hora. El índice 0 representa los segundos, el 1 los minutos, el 2 las horas (en formato de 24), el 3 el día de la semana empezando en el domingo que es 1, el 4 el día del mes, el 5 el número del mes y el 6 los dos últimos dígitos del año
char hora_humana_DS3231[11]; // Hora en el formato hh:mm:ss siendo hh la hora (en formato de 24) representada con 2 dígitos, mm los minutos con 2 dígitos y ss los segundos con 2 dígitos
char fecha_humana_DS3231[11]; // Fecha en formato DD/MM/AAAA siendo DD el día representado con 2 dígitos, MM el mes con 2 dígitos y AAAA el año con 4 dígitos
char fecha_hora_MySQL_DS3231[20]; // Fecha en formato AAAA-MM-DD hh:mm:ss (estilo MySQL) siendo AAAA el año representado con 4 dígitos, MM el mes con 2 dígitos, DD el día con 2 dígitos, hh la hora (en formato de 24) con 2 dígitos, mm los minutos con 2 dígitos y ss los segundos con 2 dígitos
char fecha_hora_compacta_DS3231[13]; // Fecha en formato compacto (como la anterior pero sin adornos y dos dígitos para el año) para escribir en log y en bases de datos
char bcd_a_decimal(char bcd); // Convertir de BCD a decimal
char decimal_a_bcd(char decimal); // Convertir de decimal a BCD
protected:
public:
DS3231();
~DS3231();
void cargar_fecha_hora();
void grabar_fecha_hora(char *fecha);
char *valor_fecha_hora();
char *hora_humana(); // Hora en el formato hh:mm:ss siendo hh la hora (en formato de 24) representada con 2 dígitos, mm los minutos con 2 dígitos y ss los segundos con 2 dígitos
unsigned int reloj_4_digitos_7_segmentos(); // La hora tal como la esperan la mayoría de relojes de cuatro dígitos LED de 7 segmentos
char *fecha_humana(); // Fecha en formato DD/MM/AAAA siendo DD el día representado con 2 dígitos, MM el mes con 2 dígitos y AAAA el año con 4 dígitos
char numero_dia_semana(); // Eso y empezando en domingo que es el 1
char *fecha_hora_MySQL(); // Fecha en formato AAAA-MM-DD hh:mm:ss (estilo MySQL) siendo AAAA el año representado con 4 dígitos, MM el mes con 2 dígitos, DD el día con 2 dígitos, hh la hora (en formato de 24) con 2 dígitos, mm los minutos con 2 dígitos y ss los segundos con 2 dígitos
char *fecha_hora_compacta(); // Fecha en formato compacto (como la anterior pero sin adornos y dos dígitos para el año) para escribir en log y en bases de datos
double leer_temperatura();
double temperatura_minima();
double temperatura_maxima();
};
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//DS3231.cpp
#include “DS3231.h”
DS3231::DS3231()
{
//Wire.begin(); // Dependiendo de la versión del IDE puede ser maestro por defecto o no y habrá que activar en la librería o en la aplicación que la use (en el ejemplo se activa desde la aplicación, lo que permite un uso más genérico)
}
DS3231::~DS3231()
{
}
void DS3231::cargar_fecha_hora()
{
unsigned long timeout_i2c;
byte contador;
Wire.beginTransmission(DIRECCION_DS3231); // Comunicar con el DS3231 en la dirección correspondiente
Wire.write(0x00); // pedir registros desde la primera dirección
Wire.endTransmission(); // Liberar el bus I2C
Wire.requestFrom(DIRECCION_DS3231,NUMERO_ELEMENTOS_FECHA); // esperar NUMERO_ELEMENTOS_FECHA bytes
timeout_i2c=millis()+TIMEOUT_I2C_DS3231;
while(Wire.available()<NUMERO_ELEMENTOS_FECHA&&millis()<timeout_i2c){} // Esperar a que lleguen los datos o a que pase el tiempo mínimo de espera // Para usar sin espera: if(Wire.available())
for(contador=0;contador<NUMERO_ELEMENTOS_FECHA;contador++)
{
valor_fecha_hora_DS3231[contador]= Wire.read(); // Leer todos los datos sin discriminar aunque luego tendrán distinto tratamiento
}
valor_fecha_hora_DS3231[0]=bcd_a_decimal(valor_fecha_hora_DS3231[0]); // segundos en BCD
valor_fecha_hora_DS3231[1]=bcd_a_decimal(valor_fecha_hora_DS3231[1]); // minutos en BCD
valor_fecha_hora_DS3231[2]=((valor_fecha_hora_DS3231[2]&B00110000)>>4)*10+(valor_fecha_hora_DS3231[2]&B00001111); // BCD en modo de 24 horas
valor_fecha_hora_DS3231[3]=valor_fecha_hora_DS3231[3]&B00000111; // Número de día de la semana empezando en 1 que es domingo
valor_fecha_hora_DS3231[4]=((valor_fecha_hora_DS3231[4]&B00110000)>>4)*10+(valor_fecha_hora_DS3231[4]&B00001111); // Número del día del mes
valor_fecha_hora_DS3231[5]=((valor_fecha_hora_DS3231[5]&B00010000)>>4)*10+(valor_fecha_hora_DS3231[5]&B00001111); // Número de mes (sin MSB)
valor_fecha_hora_DS3231[6]=bcd_a_decimal(valor_fecha_hora_DS3231[6]); // Año en BCD (dos últimos dígitos)
}
char *DS3231::valor_fecha_hora()
{
//cargar_fecha_hora();
return valor_fecha_hora_DS3231;
}
char *DS3231::hora_humana()
{
//cargar_fecha_hora();
sprintf
(
hora_humana_DS3231,
“%02d:%02d:%02d”,
valor_fecha_hora_DS3231[2],
valor_fecha_hora_DS3231[1],
valor_fecha_hora_DS3231[0]
);
return hora_humana_DS3231;
}
unsigned int DS3231::reloj_4_digitos_7_segmentos()
{
//cargar_fecha_hora();
return (int)valor_fecha_hora_DS3231[2]*100+(int)valor_fecha_hora_DS3231[1];
}
char *DS3231::fecha_humana()
{
//cargar_fecha_hora();
sprintf
(
fecha_humana_DS3231,
“%02d/%02d/20%02d”, // Formato de fecha y hora estilo español ¡Olé!
valor_fecha_hora_DS3231[4],
valor_fecha_hora_DS3231[5],
valor_fecha_hora_DS3231[6]
);
return fecha_humana_DS3231;
}
char DS3231::numero_dia_semana()
{
//cargar_fecha_hora();
return valor_fecha_hora_DS3231[3];
}
char *DS3231::fecha_hora_compacta()
{
//cargar_fecha_hora();
sprintf
(
fecha_hora_compacta_DS3231,
“%02d%02d%02d%02d%02d%02d”, // Formato de fecha y hora compacta para log y base de datos
valor_fecha_hora_DS3231[6],
valor_fecha_hora_DS3231[5],
valor_fecha_hora_DS3231[4],
valor_fecha_hora_DS3231[2],
valor_fecha_hora_DS3231[1],
valor_fecha_hora_DS3231[0]
);
return fecha_hora_compacta_DS3231;
}
char *DS3231::fecha_hora_MySQL()
{
//cargar_fecha_hora();
sprintf
(
fecha_hora_MySQL_DS3231,
“20%02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d”, // Formato de fecha y hora estilo MySQL
valor_fecha_hora_DS3231[6],
valor_fecha_hora_DS3231[5],
valor_fecha_hora_DS3231[4],
valor_fecha_hora_DS3231[2],
valor_fecha_hora_DS3231[1],
valor_fecha_hora_DS3231[0]
);
return fecha_hora_MySQL_DS3231;
}
void DS3231::grabar_fecha_hora(char *fecha)
{
byte contador;
Wire.beginTransmission(DIRECCION_DS3231); // Comunicar con el DS3231 en la dirección correspondiente
Wire.write(0x00); // Empezar el envío en la primera dirección
for(contador=0;contador<NUMERO_ELEMENTOS_FECHA;contador++)
{
Wire.write(decimal_a_bcd(fecha[contador])); // Escribir cada valor expresándolo en BCD
}
Wire.endTransmission(); // Liberar el bus I2C
}
double DS3231::leer_temperatura()
{
byte msb; // El byte más significativo contiene la parte entera de la temperatura (en complemento a 2 para poder representar temperaturas bajo cero)
byte lsb; // El byte menos significatico contiene la parte decimal con una resolución de un cuarto de grado
float temperatura=TEMPERATURA_MAXIMA_DS3231+1.0; // Un número mayor que el máximo como aviso de que algo va mal
boolean negativo=false; // Inicialmente se considera postivo
unsigned long timeout_i2c;
Wire.beginTransmission(DIRECCION_DS3231); // Preparar el dispositivo
Wire.write(0x11); // Solicitar temperatura (empieza en 11h y termina en 12h)
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DIRECCION_DS3231,NUMERO_BYTES_TEMPERATURA); // Esperar temperatura: pedir dos bytes en la dirección del integrado
timeout_i2c=millis()+TIMEOUT_I2C_DS3231;
while(Wire.available()<NUMERO_BYTES_TEMPERATURA&&millis()<timeout_i2c){}// Esperar a que lleguen los datos o pase el tiempo de espera máximo // Para usar sin espera: if(Wire.available())
msb=Wire.read(); // parte entera con signo en complemento a dos
lsb=Wire.read(); // parte fraccional con resolución de 0.25 grados
negativo=msb>B01111111; // Es negativo si el primer dígito es uno
temperatura=msb&B01111111; // revertir complemento a dos
temperatura+=((lsb&MASCARA_DECIMALES)>>ROTACION_DECIMALES)*RESOLUCION_DECIMALES_DS3231; // atender sólo a los bits que contienen la parte decimal (7 y 8), multiplicar por el paso de la resolución y sumar a la parte entera de la temperatura
if(negativo)
{
temperatura*=–1; // Cambiar el signo
}
return temperatura;
}
double DS3231::temperatura_minima()
{
return TEMPERATURA_MINIMA_DS3231;
}
double DS3231::temperatura_maxima()
{
return TEMPERATURA_MAXIMA_DS3231;
}
char DS3231::bcd_a_decimal(char bcd) // Convertir de BCD a decimal
{
return ((bcd&B11110000)>>4)*10+(bcd&B00001111);
}
char DS3231::decimal_a_bcd(char decimal) // Convertir de decimal a BCD
{
return decimal/10*16+(decimal%10);
}
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Ce qui suit est un exemple de code pour montrer comment utiliser la bibliothèque. Comme mentionné ci-dessus, la température se lit simplement avec la fonction de l'objet de classe mais, pour ignorer les erreurs de lecture, on utilise deux constantes qui stockent respectivement la température maximale et minimale de l'appareil selon la fiche technique et qui sont lues avec les fonctions correspondantes.
La lecture de la température s'effectue en deux étapes : d'abord la valeur est chargée, de manière à ce que les différentes utilisations de la date ou de l'heure soient cohérentes (elles n'afficheront pas une valeur plus élevée dans des cas défavorables) et deuxièmement elle est utilisée selon le format que est nécessaire. Le programme exemple (qui n'est pas très pratique, bien qu'il explique toutes les possibilités) montre tous les formats disponibles
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La fonction qui renvoie un pointeur vers un tableau carboniser (octets) contenant les sept valeurs numériques qui représentent la date et l'heure sur une horloge DS3231 convertis en décimal (ils sont en BCD sur l'appareil)
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Utilisation de la fonction On obtient une valeur qui correspond au numéro du jour de la semaine commençant le dimanche. Pour l'afficher sous forme de texte, un tableau est utilisé et un est soustrait pour commencer à l'index zéro, dimanche.
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Pour consulter la date au format "local" (espagnol), utilisez la fonction , qui renvoie un pointeur vers une chaîne dans laquelle la date est représentée au format JJ/MM/AAAA, où JJ est le jour représenté avec 2 chiffres, MM est le mois avec 2 chiffres et AAAA est l'année avec 4 chiffres.
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La fonction renvoie l'heure au format hh:mm:ss, hh étant l'heure (au format 24) représentée avec 2 chiffres, mm étant les minutes avec 2 chiffres et ss étant les secondes avec 2 chiffres.
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Pour utiliser facilement la date et l'heure sur fichiers journaux la fonction a été programmée , qui délivre la valeur de la date et de l'heure au format AAMMJJhhmmss avec AA étant l'année représentée avec les 2 derniers chiffres, MM le mois avec 2 chiffres, DD le jour avec 2 chiffres, hh l'heure (au format 24) avec 2 chiffres, mm les minutes avec 2 chiffres et ss les secondes avec 2 chiffres. Ce format, même s'il s'agit de texte, prend peu de place et permet un classement alphabétique très simple.
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La fonction sert à présenter la date et l'heure dans le format utilisé par le gestionnaire de base de données MySQL (ou le nouveau et plus libre MariaDB) AAAA-MM-JJ hh:mm:ss, où AAAA est l'année représentée avec 4 chiffres, MM est le mois avec 2 chiffres, JJ est le jour avec 2 chiffres, hh est l'heure (au format 24) avec 2 chiffres , mm correspond aux minutes à 2 chiffres et aux secondes à 2 chiffres.
Bien qu'il existe de nombreux formats pour représenter la date et l'heure, celui dont vous avez besoin n'est peut-être pas là, mais sûrement basé sur l'un de ceux existants et en l'utilisant comme exemple, il sera facile d'ajouter une nouvelle méthode selon d'autres spécifications. S'il vous plaît, si vous ajoutez de nouvelles fonctions, partagez le code (libérez-le !) et expliquez-nous comment il fonctionne, afin que nous puissions améliorer la bibliothèque petit à petit. Merci !
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#define INTERVALO_MEDICION 100000 // Medir temperatura cada 100 segundos (se renueva internamente en el DS3231 cada 64 segundos)
#define ESPERA_ERROR 1000 // Tiempo de espera antes de volver a medir si se ha producido un error
#define ELEMENTOS_MATRIZ_FECHA 7
#include “DS3231.h”
#include <Wire.h>
char buffer_fecha[ELEMENTOS_MATRIZ_FECHA];
char *puntero_fecha;
float temperatura;
unsigned long cronometro;
byte contador;
String dia_semana[]={“lunes”,“martes”,“miércoles”,“jueves”,“viernes”,“sábado”,“domingo”};
DS3231 reloj;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Wire.begin(); // Inicializar Wire sólo si no se hace dentro del constructor (de la librería) Este método, hacerlo en la aplicación, supone que se usa Wire para comunicar con otros dispositivos, no sólo con el DS3231
cronometro=0; // para que empiece inmediatamente
}
void loop()
{
if(millis()>cronometro)
{
temperatura=reloj.leer_temperatura();
if(temperatura>reloj.temperatura_maxima()||temperatura<reloj.temperatura_minima())
{
cronometro=millis()+ESPERA_ERROR;
}
else
{
cronometro=millis()+INTERVALO_MEDICION;
reloj.cargar_fecha_hora();
puntero_fecha=reloj.valor_fecha_hora();
for(contador=0;contador<ELEMENTOS_MATRIZ_FECHA;contador++)
{
buffer_fecha[contador]=*(puntero_fecha+contador);
Serial.println(“Contenido de la posición “+String(contador,DEC)+” del buffer de la fecha -> “+String(int(buffer_fecha[contador]),DEC));
}
Serial.print(“El día “);
Serial.print(reloj.fecha_humana());
Serial.print(“, “);
Serial.print(dia_semana[reloj.numero_dia_semana()–1]);
Serial.print(“, a las “);
Serial.println(reloj.hora_humana());
Serial.print(“(“);
Serial.print(reloj.reloj_4_digitos_7_segmentos());
Serial.print(” en un reloj de 4 dígitos y “);
Serial.print(reloj.fecha_hora_MySQL());
Serial.print(” según MySQL o “);
Serial.print(reloj.fecha_hora_compacta());
Serial.println(” abreviadamente)”);
Serial.print(“la temperatura era de “);
Serial.print(temperatura); // Mostrar la temperatura
Serial.println(” grados centígrados”);
}
}
}
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Le résultat de l'exemple de programme ci-dessus pourrait ressembler à ce qui est montré dans l'image suivante : une liste de 7 valeurs (secondes, minutes, heure, jour de la semaine, jour du mois, mois et année), la date et l'heure exprimée de manière "humaine" (selon le style espagnol) l'heure sous forme de nombre entier au format horloge à quatre chiffres, la date et l'heure au format base de données MySQL, date et heure au format compact (pour journaux) et la température interne du DS3231.
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