Arduino-biblioteket for å sjekke datoen og temperaturen til den integrerte DS3231 via I2C
OPPDATERT: Besøk også den nye bibliotek for å administrere dato og klokkeslett med DS3231 RTC-modulen og Arduino med forbedringer som sesongmessige tider.
Driften av IC de sanntidsklokker (RTC) mest populære som styres ved hjelp av buss I2C Det er vanligvis veldig likt. Ved siden av Trådbibliotek de Arduino forenkler kommunikasjonen med enheter betydelig To-leder seriell grensesnitt (TWI), I2C, spesifikk.
Grovt sett består prosessen av
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Start kommunikasjon som slave eller master (angitt som standard) med funksjonen Wire.begin(adresse). Hvis "adresse" er utelatt, begynner kommunikasjonen med μC læreren til buss I2C.
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Aktiver kommunikasjon I2C med enheten gjennom minneadressen der den er plassert, ved å bruke kommandoen Wire.beginTransmission(adresse).
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Skriv en ordre i buss I2C for å fortelle enheten hvilken operasjon du vil at den skal utføre, ved å bruke Wire.write(kommando), hvor "rekkefølge" er operasjonskoden.
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Deaktiver kommunikasjon for å frigjøre buss I2C med funksjon Wire.endTransmission().
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Be enheten om å sende en viss mengde data som tilsvarer operasjonen som er forespurt (i dette tilfellet dato og klokkeslett) med funksjonen Wire.requestFrom(adresse,beløp).
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Vent til de forespurte dataene med funksjonen er tilgjengelige for lesing Wire.tilgjengelig (), som returnerer antall data som allerede er mottatt og kan leses.
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Les dataene sendt av enheten (den sanntidsklokke, i dette tilfellet) ved å bruke funksjonen Wire.read() så mange ganger som bytes angitt Wire.tilgjengelig () som er tilgjengelige.
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Normalt sendes dataene i svært kompakte formater, så det er svært sannsynlig at det vil være nødvendig å tolke dataene som mottas på en måte som tilsvarer representasjonen av dataene laget i programmet som bruker enheten.
Når det gjelder DS3231 (og kompatible i samme serie, for eksempel DS3232) og tolkningen av dataene, i henhold til spesifikasjonene til den integrerte, for eksempel er verdiene til de forskjellige sifrene som representerer tiden representert i binærkodet desimal (BCD) som vil være mer praktisk å uttrykke som en desimalverdi (a byte) å bruke i Arduino
På samme linje uttrykkes temperaturen som en byte in tos komplement for heltallsdelen og to bits for trinnet, med en oppløsning på en kvart grad, av desimaldelen. Disse og andre aspekter ved datarepresentasjon på klokken har blitt diskutert uttømmende i bibliotekkoden nedenfor. DS3231
For å sjekke temperaturen med dette biblioteket, bruk bare metoden lese_temperatur() av objektet DS3231 instansiert i begynnelsen. For å lese dato og klokkeslett blir de først lastet inn og deretter forespurt i et av formatene (kompakt, menneskelig...) tilgjengelig for ulike bruksområder, dokumentert i overskriftsdokumentet til kodebiblioteket nedenfor.
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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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Følgende er eksempelkode for å vise hvordan du bruker biblioteket. Som nevnt ovenfor avleses temperaturen ganske enkelt med funksjonen av klasseobjektet men for å ignorere feil i avlesningen, brukes to konstanter som lagrer henholdsvis maksimum og minimum temperatur på enheten i henhold til databladet og som leses med de tilsvarende funksjonene.
Temperaturavlesningen utføres i to trinn: først lastes verdien, slik at ulike bruk av dato eller klokkeslett vil være konsekvente (de vil ikke vise en høyere verdi i ugunstige tilfeller), og for det andre brukes den i henhold til formatet som trengs. Eksempelprogrammet (som ikke er veldig praktisk, selv om det forklarer alle mulighetene) viser alle tilgjengelige formater
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Funksjonen som returnerer en peker til en matrise chariot (bytes) som inneholder de syv numeriske verdiene som representerer dato og klokkeslett på en klokke DS3231 konvertert til desimal (de er i BCD på enheten)
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Bruker funksjonen Det oppnås en verdi som tilsvarer nummeret på ukedagen som starter på søndag. For å vise den som tekst, brukes en matrise og en trekkes fra for å starte på indeks null, søndag.
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For å se datoen i et "lokalt" (spansk) format, bruk funksjonen , som returnerer en peker til en streng der datoen er representert i formatet DD/MM/ÅÅÅÅ, der DD er dagen representert med 2 sifre, MM er måneden med 2 sifre og ÅÅÅÅ er året med 4 sifre.
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Funksjonen returnerer tiden i formatet tt:mm:ss, der tt er timen (i 24-format) representert med 2 sifre, mm er minuttene med 2 sifre og ss er sekundene med 2 sifre.
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For enkelt å bruke dato og klokkeslett på loggfiler funksjonen er programmert , som leverer verdien av datoen og klokkeslettet i formatet ÅÅMMDDtthmmss med AA som året representert med de to siste sifrene, MM måneden med 2 sifre, DD dagen med 2 sifre, tt timen (i 2-format) med 24 sifre, mm minuttene med 2 sifre og ss sekundene med 2 sifre. Dette formatet, selv om det er tekst, tar liten plass og tillater veldig enkel alfabetisk rekkefølge.
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Funksjonen tjener til å presentere dato og klokkeslett i formatet som brukes av databaseadministratoren MySQL (eller den nye og friere mariadb) ÅÅÅÅ-MM-DD tt:mm:ss, der ÅÅÅÅ er året representert med 4 sifre, MM er måneden med 2 sifre, DD er dagen med 2 sifre, tt er timen (i 24-format) med 2 sifre , mm er minuttene med 2 sifre og sekunder med 2 sifre.
Selv om det er mange formater for å representere dato og klokkeslett, er det kanskje ikke den du trenger der, men sikkert basert på et av de eksisterende og bruke det som eksempel, vil det være enkelt å legge til en ny metode iht. andre spesifikasjoner. Vær så snill, hvis du legger til nye funksjoner, del koden (slipp den ut!) og forklar oss hvordan den fungerer, slik at vi kan gjøre biblioteket bedre litt etter litt. Takk!
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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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Utdataene fra eksempelprogrammet ovenfor kan være noe sånt som det som vises i følgende bilde: en liste med 7 verdier (sekunder, minutter, time, ukedag, måned, måned og år) datoen og tiden uttrykt på en "menneskelig" måte (i henhold til spansk stil) tiden som et helt tall i firesifret klokkeformat, dato og klokkeslett i databaseformat MySQL, dato og klokkeslett i kompakt format (for logger) og den indre temperaturen til DS3231.
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