Arduino könyvtár az integrált DS3231 dátumának és hőmérsékletének ellenőrzéséhez az I2C-n keresztül
FRISSÍTVE: Látogassa meg az újat is könyvtár a dátum és idő kezeléséhez a DS3231 RTC modullal és az Arduino-val olyan fejlesztésekkel, mint a szezonális idő.
A IC de valós idejű órák (RTC) legnépszerűbbek, amelyeket a busz I2C Általában nagyon hasonló. Mellett Vezetékkönyvtár de Arduino nagyban leegyszerűsíti az eszközökkel való kommunikációt Kétvezetékes soros interfész (TWI), I2C, konkrét.
Nagy vonalakban a folyamat abból áll
-
Kommunikáció kezdeményezése szolgaként vagy mesterként (alapértelmezés szerint) a funkcióval Wire.begin(cím). Ha a "cím" ki van hagyva, a kommunikáció a következővel kezdődik μC a tanára busz I2C.
-
Aktiválja a kommunikációt I2C az eszközzel azon a memóriacímen keresztül, ahol az található, a paranccsal Wire.beginTransmission(cím).
-
Írjon megrendelést a busz I2C segítségével elmondja az eszköznek a végrehajtani kívánt műveletet Wire.write(parancs), amelyben a "sorrend" a műveleti kód.
-
Kapcsolja ki a kommunikációt a felszabadításához busz I2C funkcióval Wire.endTransmission().
-
Kérje meg a készüléket, hogy küldjön egy bizonyos mennyiségű adatot, amely megfelel a kért műveletnek (ebben az esetben a dátum és az idő) a funkcióval Wire.requestFrom(cím,összeg).
-
Várja meg, amíg a funkcióval kért adatok olvashatók lesznek Wire.available(), amely visszaadja a már beérkezett és kiolvasható adatok számát.
-
Olvassa el a készülék által küldött adatokat (a valós idejű óra, ebben az esetben) a függvény használatával Wire.read() ahány bájt jelezte Wire.available() amelyek rendelkezésre állnak.
-
Általában az adatok nagyon kompakt formátumban kerülnek elküldésre, így nagyon valószínű, hogy a kapott adatokat úgy kell értelmezni, hogy az megfeleljen az eszközt használó programban készített adatok megjelenítésének.
Ami a DS3231-et (és az azonos sorozatba tartozó kompatibiliseket, mint pl DS3232) és az adatok értelmezése, az integrált specifikációi szerint például az időt jelző különböző számjegyek értékeit ábrázoljuk binárisan kódolt decimális (BCD) amelyet kényelmesebb decimális értékként kifejezni (a byte) használni Arduino
Ugyanezen a sorban a hőmérsékletet egy bájtban fejezzük ki kettő komplementere az egész részhez és két bit a lépéshez, negyed fokos felbontással a decimális részhez. Az adatok órajelen történő megjelenítésének ezeket és más szempontjait az alábbi könyvtári kód kimerítően tárgyalja. DS3231
A hőmérséklet ellenőrzéséhez ezzel a könyvtárral egyszerűen használja a módszert read_temperature() az objektum DS3231 az elején példányosítva. A dátum és az idő leolvasásához először betöltődnek, majd lekérik azokat a különböző felhasználási célokra elérhető formátumok (kompakt, emberi...) egyikében, az alábbi kódkönyvtár fejléc dokumentumában dokumentálva.
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
|
//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();
};
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
|
//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);
}
|
A következő példakód bemutatja a könyvtár használatát. Mint fentebb említettük, a hőmérséklet egyszerűen leolvasható a funkcióval osztály objektumának de a leolvasási hibák figyelmen kívül hagyására két olyan állandót használnak, amelyek az adatlap szerint tárolják a készülék maximális és minimális hőmérsékletét, és a megfelelő függvényekkel kerülnek kiolvasásra.
A hőmérséklet leolvasása két lépésben történik: először az érték betöltése történik, így a dátum vagy az idő különböző felhasználásai konzisztensek lesznek (kedvezőtlen esetekben nem mutatnak magasabb értéket), másodszor pedig a formátum szerint kerül felhasználásra. szükség van rá. A példaprogram (ami nem túl praktikus, bár minden lehetőséget elmagyaráz) megmutatja az összes elérhető formátumot
-
A funkció amely mutatót ad vissza egy tömbhöz faszén (bájt), amely azt a hét számértéket tartalmazza, amelyek a dátumot és az időt jelentik egy órán DS3231 decimálisra konvertálva (benne vannak BCD a készüléken)
-
A funkció használata Olyan értéket kapunk, amely megfelel a hét vasárnaptól kezdődő napjának számának. Szövegként való megjelenítéséhez a rendszer egy tömböt használ, és az egyiket kivonja a nulla indextől kezdve, vasárnap.
-
A dátum "helyi" (spanyol) formátumban történő lekérdezéséhez használja a függvényt , amely egy mutatót ad vissza egy olyan karakterláncra, amelyben a dátum NN/HH/ÉÉÉÉ formátumban van ábrázolva, ahol DD a 2 számjeggyel ábrázolt nap, HH a 2 számjegyű hónap és ÉÉÉÉ az év 4 számjeggyel.
-
A funkció visszaadja az időt óó:pp:ss formátumban, ahol az ó az óra (24 formátumban) 2 számjeggyel, a mm a 2 számjegyű perc, az ss pedig a 2 számjegyű másodperc.
-
A dátum és az idő egyszerű használatához naplófájlok a funkció be van programozva , amely a dátum és az idő értékét YYMMDDhhhmmss formátumban adja meg, ahol az AA az év utolsó 2 számjeggyel, MM a hónap 2 számjeggyel, DD a nap 2 számjeggyel, óó az óra (24 formátumban) 2 számjeggyel. számjegyek, mm a percek 2 számjeggyel és ss a másodpercek 2 számjeggyel. Ez a formátum, annak ellenére, hogy szöveges, kis helyet foglal, és nagyon egyszerű ábécé sorrendet tesz lehetővé.
-
A funkció a dátum és az idő megjelenítésére szolgál az adatbázis-kezelő által használt formátumban MySQL (vagy az új és szabadabb MariaDB) ÉÉÉÉ-HH-NN óó:pp:ss, ahol ÉÉÉÉ az év 4 számjeggyel, MM a hónap 2 számjeggyel, DD a nap 2 számjeggyel, óó az óra (24 formátumban) 2 számjeggyel , mm a perc 2 számjegyből és a másodperc 2 számjegyből áll.
Bár sokféle formátum létezik a dátum és az idő ábrázolására, előfordulhat, hogy nincs meg az, amelyre szüksége van, de a meglévők valamelyike alapján és példaként használva biztosan könnyű lesz új metódust hozzáadni a egyéb specifikációk. Kérjük, ha új funkciókat ad hozzá, ossza meg a kódot (adja ki!) és magyarázza el nekünk, hogyan működik, hogy apránként jobbá tegyük a könyvtárat. Köszönjük!
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
|
#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”);
}
}
}
|
A fenti példaprogram kimenete a következő képen láthatóhoz hasonló lehet: 7 értékből álló lista (másodperc, perc, óra, a hét napja, a hónap napja, hónap és év), a dátum és a az "emberi" módon kifejezett idő (spanyol stílus szerint) az idő egész számként négyjegyű óraformátumban, a dátum és az idő adatbázis formátumban MySQL, dátum és idő kompakt formátumban (az naplók) és a belső hőmérséklet DS3231.
Hozzászólás Comment