Arduino biblioteka, kad patikrintų integruoto DS3231 datą ir temperatūrą per I2C
ATNAUJINTA: Taip pat aplankykite naują biblioteka, skirta valdyti datą ir laiką naudojant DS3231 RTC modulį ir Arduino su patobulinimais, pvz., sezoniniu laiku.
Operacija IC de realaus laiko laikrodžiai (RTC) populiariausi, kurie valdomi naudojant autobusas I2C Paprastai jis yra labai panašus. Be to, Laidų biblioteka de Arduino labai supaprastina ryšį su įrenginiais Dviejų laidų nuoseklioji sąsaja (TWI), I2C, konkretus.
Apskritai, procesas susideda iš
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Pradėkite ryšius kaip pavaldūs arba valdantys asmenys (nustatyta pagal numatytuosius nustatymus) su funkcija Wire.begin(adresas). Jei „adresas“ praleistas, ryšiai prasideda nuo μC mokytojas autobusas I2C.
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Suaktyvinkite bendravimą I2C su įrenginiu per atminties adresą, kuriame jis yra, naudodami komandą Wire.beginTransmission(adresas).
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Parašykite užsakymą į autobusas I2C norėdami pasakyti įrenginiui operaciją, kurią norite atlikti, naudodami Wire.write (komanda), kuriame „tvarka“ yra operacijos kodas.
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Išjunkite ryšius, kad paleistumėte autobusas I2C su funkcija „Wire.endTransmission“ ().
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Paprašykite įrenginio išsiųsti tam tikrą duomenų kiekį, atitinkantį operaciją, kurios buvo prašoma (šiuo atveju datą ir laiką) naudojant funkciją Wire.questFrom(adresas,suma).
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Palaukite, kol duomenys, kurių prašoma naudojant funkciją, bus prieinami skaitymui Wire.available (), kuris grąžina jau gautų ir perskaitytų duomenų skaičių.
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Skaitykite įrenginio siunčiamus duomenis ( realaus laiko laikrodis, šiuo atveju) naudodami funkciją Wire.read() tiek kartų, kiek nurodyta baitų Wire.available () kurie yra prieinami.
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Paprastai duomenys siunčiami labai kompaktiškais formatais, todėl labai tikėtina, kad gautus duomenis reikės interpretuoti taip, kad jie atitiktų įrenginį naudojančioje programoje padarytų duomenų atvaizdavimą.
Dėl DS3231 (ir suderinamų tos pačios serijos, pvz., DS3232) ir duomenų interpretavimas, atsižvelgiant į integruoto specifikacijas, pavyzdžiui, skirtingų skaitmenų, žyminčių laiką, reikšmės pateikiamos dvejetainis koduotas dešimtainis (BCD) kurią bus patogiau išreikšti kaip dešimtainę reikšmę (a baitas) naudoti Arduino
Toje pačioje eilutėje temperatūra išreiškiama baitais coliais dviejų papildymas sveikajai daliai ir du bitai žingsniui, kurio skiriamoji geba yra ketvirčio laipsnio dešimtainė dalis. Šie ir kiti duomenų atvaizdavimo laikrodyje aspektai buvo išsamiai aptarti toliau pateiktame bibliotekos kode. DS3231
Norėdami patikrinti temperatūrą naudodami šią biblioteką, tiesiog naudokite šį metodą skaitymo_temperatūra() Objektas DS3231 pradžioje įvedamas momentas. Kad būtų galima perskaityti datą ir laiką, jie pirmiausia įkeliami, o tada pateikiami vienu iš formatų (kompaktiškas, žmogiškasis...), kurie yra prieinami įvairiems tikslams, aprašyti toliau pateiktos kodų bibliotekos antraštės dokumente.
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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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Toliau pateikiamas kodo pavyzdys, rodantis, kaip naudotis biblioteka. Kaip minėta aukščiau, temperatūra tiesiog nuskaitoma naudojant funkciją klasės objekto tačiau, norint nepaisyti skaitymo klaidų, naudojamos dvi konstantos, kurios atitinkamai išsaugo maksimalią ir mažiausią įrenginio temperatūrą pagal duomenų lapą ir kurios nuskaitomos su atitinkamomis funkcijomis.
Temperatūros nuskaitymas atliekamas dviem etapais: pirmiausia įkeliama reikšmė, kad skirtingi datos ar laiko naudojimo būdai būtų nuoseklūs (nepalankiais atvejais nerodys didesnės reikšmės), o antra – naudojama pagal formatą, yra reikalingas. Pavyzdinėje programoje (kuri nėra labai praktiška, nors paaiškina visas galimybes) rodo visus galimus formatus
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Funkcija kuris grąžina žymeklį į masyvą bakas (baitai), kuriuose yra septynios skaitinės reikšmės, kurios rodo datą ir laiką laikrodyje DS3231 konvertuoti į dešimtainį skaičių (jie yra BCD įrenginyje)
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Funkcijos naudojimas Gaunama reikšmė, atitinkanti savaitės dienos, prasidedančios sekmadienį, skaičių. Kad jis būtų rodomas kaip tekstas, naudojamas masyvas, o vienas atimamas pradedant nuo nulio, sekmadienį.
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Norėdami sužinoti datą „vietiniu“ (ispanų) formatu, naudokite funkciją , kuris grąžina žymeklį į eilutę, kurioje data pavaizduota DD/MM/MMMM formatu, kur DD yra diena, pavaizduota 2 skaitmenimis, MM yra mėnuo su 2 skaitmenimis, o YYYY yra metai su 4 skaitmenimis.
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Funkcija grąžina laiką formatu hh:mm:ss, kur hh yra valanda (24 formatu), pavaizduota 2 skaitmenimis, mm yra minutės su 2 skaitmenimis ir ss yra sekundės su 2 skaitmenimis.
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Kad būtų lengviau naudoti datą ir laiką žurnalo failus funkcija buvo užprogramuota , kuris pateikia datos ir laiko reikšmę formatu YYMMDDhhmmss, kai AA yra metai, pavaizduoti paskutiniais 2 skaitmenimis, MM mėnuo su 2 skaitmenimis, DD diena su 2 skaitmenimis, hh valanda (24 formatu) su 2 skaitmenys, mm minutės su 2 skaitmenimis ir ss sekundės su 2 skaitmenimis. Šis formatas, nors ir yra tekstas, užima mažai vietos ir leidžia labai paprastai išdėstyti abėcėlę.
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Funkcija padeda pateikti datą ir laiką duomenų bazės tvarkyklės naudojamu formatu MySQL (arba naujas ir laisvesnis MariaDB) YYYY-MM-DD hh:mm:ss, kur YYYY yra metai, pavaizduoti 4 skaitmenimis, MM yra mėnuo su 2 skaitmenimis, DD yra diena su 2 skaitmenimis, hh yra valanda (24 formatu) su 2 skaitmenimis , mm yra minutės su 2 skaitmenimis ir sekundės su 2 skaitmenimis.
Nors yra daug formatų, kuriais galima pavaizduoti datą ir laiką, reikiamo gali ir nebūti, bet tikrai remiantis vienu iš esamų ir naudojant jį kaip pavyzdį, bus nesunku pridėti naują metodą pagal kitos specifikacijos. Prašau, jei pridėsite naujų funkcijų, pasidalinkite kodu (išleiskite!) ir paaiškinkite, kaip jis veikia, kad galėtume po truputį gerinti biblioteką Ačiū!
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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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Aukščiau pateiktos pavyzdinės programos išvestis gali būti panaši į tai, kas parodyta šiame paveikslėlyje: 7 reikšmių sąrašas (sekundės, minutės, valanda, savaitės diena, mėnesio diena, mėnuo ir metai), data ir laikas, išreikštas „žmogišku“ būdu (pagal ispanų stilių), laikas kaip sveikas skaičius keturių skaitmenų laikrodžio formatu, data ir laikas duomenų bazės formatu MySQL, data ir laikas kompaktišku formatu (skirta žurnalai) ir vidinė temperatūra DS3231.
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