ספריית Arduino לבדיקת התאריך והטמפרטורה של ה-DS3231 המשולב באמצעות I2C
עודכן: בקר גם בחדש ספרייה לניהול תאריך ושעה עם מודול DS3231 RTC ו- Arduino עם שיפורים כגון זמן עונתי.
הפעולה של IC de שעוני זמן אמת (RTC) הפופולריים ביותר שנשלטים באמצעות עסוק2C בדרך כלל זה מאוד דומה. חוץ מה ספריית חוטים de Arduino מפשט מאוד את התקשורת עם מכשירים ממשק טורי דו-חוטי (TWI), I2C, ספציפי.
בגדול, התהליך מורכב מ
-
התחל תקשורת כעבד או מאסטר (מוגדר כברירת מחדל) עם הפונקציה Wire.begin(כתובת). אם "כתובת" מושמטת, התקשורת מתחילה ב- μC המורה של עסוק2C.
-
הפעל תקשורת I2C עם המכשיר דרך כתובת הזיכרון שבה הוא נמצא, באמצעות הפקודה Wire.beginTransmission(כתובת).
-
כתוב הזמנה ב עסוק2C כדי לומר למכשיר את הפעולה שאתה רוצה שהוא יבצע, באמצעות Wire.write(פקודה), שבו "סדר" הוא קוד הפעולה.
-
השבת את התקשורת כדי לשחרר את עסוק2C עם פונקציה Wire.endTransmission().
-
בקש מהמכשיר לשלוח כמות מסוימת של נתונים התואמת לפעולה שהתבקשה (במקרה זה, התאריך והשעה) עם הפונקציה Wire.requestFrom(כתובת,כמות).
-
המתן עד שהנתונים המבוקשים עם הפונקציה יהיו זמינים לקריאה Wire.available (), המחזירה את מספר הנתונים שכבר התקבלו וניתנים לקריאה.
-
קרא את הנתונים שנשלחו על ידי המכשיר (ה שעון זמן אמת, במקרה זה) באמצעות הפונקציה Wire.read() כמה פעמים שצוין בתים Wire.available () שיש.
-
בדרך כלל הנתונים נשלחים בפורמטים מאוד קומפקטיים ולכן סביר מאוד שיהיה צורך לפרש את הנתונים המתקבלים בצורה שתואמת את הייצוג של הנתונים שנעשה בתוכנית המשתמשת במכשיר.
לגבי ה-DS3231 (והתואמים מאותה סדרה, כגון DS3232) והפרשנות של הנתונים, על פי מפרטי המשולבים, למשל, ערכי הספרות השונות המייצגות את הזמן מיוצגים ב עשרוני מקודד בינארי (BCD) שיהיה נוח יותר לבטא כערך עשרוני (א בייט) לשימוש ב Arduino
באותה שורה, הטמפרטורה מבוטאת כ-byte in השלמה של שניים עבור החלק השלם ושני ביטים עבור הצעד, ברזולוציה של רבע מעלה, של החלק העשרוני. היבטים אלה ואחרים של ייצוג נתונים על השעון נדונו באופן ממצה בקוד הספרייה שלהלן. DS3231
כדי לבדוק את הטמפרטורה עם ספרייה זו, פשוט השתמש בשיטה read_temperatur() של האובייקט DS3231 מופע בהתחלה. כדי לקרוא את התאריך והשעה, הם נטענים תחילה ולאחר מכן מתבקשים באחד הפורמטים (קומפקטי, אנושי...) הזמינים לשימושים שונים, המתועדים במסמך הכותרות של ספריית הקוד למטה.
|
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);
}
|
להלן קוד לדוגמה כדי להראות כיצד להשתמש בספרייה. כפי שצוין לעיל, הטמפרטורה נקראת פשוט עם הפונקציה של אובייקט הכיתה אבל, כדי להתעלם משגיאות בקריאה, נעשה שימוש בשני קבועים המאחסנים, בהתאמה, את הטמפרטורה המקסימלית והמינימלית של המכשיר לפי גיליון הנתונים ואשר נקראים עם הפונקציות המתאימות.
קריאת הטמפרטורה מתבצעת בשני שלבים: ראשית הערך נטען, כך ששימושים שונים בתאריך או השעה יהיו עקביים (הם לא יציגו ערך גבוה יותר במקרים לא נוחים) ושנית הוא משמש לפי הפורמט ש נחוץ. התוכנית לדוגמה (שאינה מעשית במיוחד, למרות שהיא מסבירה את כל האפשרויות) מציגה את כל הפורמטים הזמינים
-
הפונקציה שמחזיר מצביע למערך char (בתים) המכילים את שבעת הערכים המספריים המייצגים את התאריך והשעה בשעון DS3231 הומר לעשרוני (הם נמצאים ב BCD במכשיר)
-
באמצעות הפונקציה מתקבל ערך המתאים למספר היום בשבוע החל מיום ראשון. כדי להציג אותו כטקסט, נעשה שימוש במערך ואחד מופחת כדי להתחיל באינדקס אפס, יום ראשון.
-
כדי לעיין בתאריך בפורמט "מקומי" (ספרדית), השתמש בפונקציה , המחזיר מצביע למחרוזת שבה התאריך מיוצג בפורמט DD/MM/YYYY, כאשר DD הוא היום המיוצג ב-2 ספרות, MM הוא החודש עם 2 ספרות ו-YYYY היא השנה עם 4 ספרות.
-
הפונקציה מחזירה את הזמן בפורמט hh:mm:ss, כאשר hh היא השעה (בפורמט 24) המיוצגת עם 2 ספרות, mm היא הדקות עם 2 ספרות ו-ss הן השניות עם 2 ספרות.
-
כדי להשתמש בקלות בתאריך ובשעה קבצי יומן הפונקציה תוכנתה , המספק את הערך של התאריך והשעה בפורמט YYMMDDhhmmss כאשר AA היא השנה המיוצגת עם 2 הספרות האחרונות, MM החודש עם 2 ספרות, DD היום עם 2 ספרות, hh השעה (בפורמט 24) עם 2 ספרות, מ"מ הדקות עם 2 ספרות ו-ss את השניות עם 2 ספרות. פורמט זה, למרות שהוא טקסט, תופס מעט מקום ומאפשר סדר אלפביתי פשוט מאוד.
-
הפונקציה משמש להצגת התאריך והשעה בפורמט המשמש את מנהל מסד הנתונים MySQL (או החדש והחופשי יותר מריאד) YYYY-MM-DD hh:mm:ss, כאשר YYYY היא השנה המיוצגת עם 4 ספרות, MM הוא החודש עם 2 ספרות, DD הוא היום עם 2 ספרות, hh היא השעה (בפורמט 24) עם 2 ספרות , מ"מ הוא הדקות עם 2 ספרות ושניות עם 2 ספרות.
אמנם יש הרבה פורמטים שאפשר לייצג איתם את התאריך והשעה, אבל זה שאתה צריך אולי לא יהיה שם, אבל בוודאי בהתבסס על אחד הקיימים ותוך שימוש בו כדוגמה, יהיה קל להוסיף שיטה חדשה לפי מפרטים אחרים. בבקשה, אם תוסיפו פונקציות חדשות, שתפו את הקוד (שחררו אותו!) והסבירו לנו איך הוא עובד, כדי שנוכל לשפר את הספרייה לאט לאט תודה!
|
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”);
}
}
}
|
הפלט של התוכנית לדוגמה לעיל יכול להיות משהו כמו מה שמוצג בתמונה הבאה: רשימה של 7 ערכים (שניות, דקות, שעה, יום בשבוע, יום בחודש, חודש ושנה) התאריך ו הזמן המבוטא בצורה "אנושית" (לפי הסגנון הספרדי) השעה כמספר שלם בפורמט שעון בן ארבע ספרות, התאריך והשעה בפורמט מסד הנתונים MySQL, תאריך ושעה בפורמט קומפקטי (עבור יומני) והטמפרטורה הפנימית של ה DS3231.
לפרסם תגובה