Biblioteka Arduino do sprawdzania daty i temperatury zintegrowanego DS3231 poprzez I2C
AKTUALIZACJA: Odwiedź także nową biblioteka do zarządzania datą i czasem za pomocą modułu DS3231 RTC i Arduino z ulepszeniami, takimi jak czas sezonowy.
Działanie IC de zegary czasu rzeczywistego (RTC) najpopularniejsze, które są kontrolowane za pomocą autobus I2C Zwykle jest bardzo podobnie. Poza tym, Biblioteka przewodów de Arduino znacznie upraszcza komunikację z urządzeniami Dwuprzewodowy interfejs szeregowy (TWI), I2C, konkretny.
Najogólniej rzecz ujmując, proces ten składa się z
-
Za pomocą tej funkcji inicjuj komunikację jako slave lub master (ustawienie domyślne). Wire.begin(adres). Jeśli pominięto „adres”, komunikacja rozpoczyna się od µC nauczyciel autobus I2C.
-
Aktywuj komunikację I2C z urządzeniem poprzez adres pamięci, w którym się ono znajduje, za pomocą polecenia Wire.beginTransmission(adres).
-
Napisz zamówienie w autobus I2C aby poinformować urządzenie o operacji, którą ma wykonać, używając Wire.write(polecenie), gdzie „kolejność” jest kodem operacji.
-
Wyłącz komunikację, aby zwolnić autobus I2C z funkcją Wire.endTransmission ().
-
Zażądaj od urządzenia przesłania określonej ilości danych odpowiadających żądanej operacji (w tym przypadku daty i godziny) za pomocą funkcji Wire.requestFrom(adres,kwota).
-
Poczekaj, aż dane żądane za pomocą funkcji będą dostępne do odczytu Wire.available (), która zwraca liczbę danych, które zostały już odebrane i można je odczytać.
-
Odczytaj dane przesłane przez urządzenie (plik zegar czasu rzeczywistegow tym przypadku) za pomocą funkcji Przewód.czytaj() tyle razy, ile wskazano bajtów Wire.available () które są dostępne.
-
Zwykle dane są przesyłane w bardzo kompaktowych formatach, dlatego jest bardzo prawdopodobne, że konieczna będzie interpretacja otrzymanych danych w sposób odpowiadający reprezentacji danych utworzonej w programie korzystającym z urządzenia.
Jeśli chodzi o DS3231 (i kompatybilne modele z tej samej serii, takie jak DS3232) i interpretacja danych, zgodnie ze specyfikacją zintegrowaną, na przykład wartości różnych cyfr reprezentujących czas są reprezentowane w dziesiętny kodowany binarnie (BCD) co będzie wygodniejsze do wyrażenia w postaci wartości dziesiętnej (a bajt) do wykorzystania Arduino
W tej samej linii temperatura jest wyrażana w bajtach dopełnienie dwójki dla części całkowitej i dwa bity dla kroku, z rozdzielczością ćwierć stopnia, części dziesiętnej. Te i inne aspekty reprezentacji danych na zegarze zostały wyczerpująco omówione w poniższym kodzie biblioteki. DS3231
Aby sprawdzić temperaturę za pomocą tej biblioteki, po prostu użyj metody odczyt_temperatury() Obiekt DS3231 utworzone na początku. Aby odczytać datę i godzinę, są one najpierw ładowane, a następnie żądane w jednym z formatów (kompaktowy, ludzki...) dostępnych do różnych zastosowań, udokumentowanych w dokumencie nagłówkowym biblioteki kodów poniżej.
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); } |
Poniżej znajduje się przykładowy kod pokazujący, jak korzystać z biblioteki. Jak wspomniano powyżej, temperaturę można po prostu odczytać za pomocą tej funkcji
obiektu klasy ale aby zignorować błędy w odczycie, stosuje się dwie stałe, które przechowują odpowiednio maksymalną i minimalną temperaturę urządzenia zgodnie z arkuszem danych i które są odczytywane za pomocą odpowiednich funkcji.Odczyt temperatury odbywa się dwuetapowo: w pierwszej kolejności ładowana jest wartość, tak aby różne zastosowania daty lub czasu były spójne (w niekorzystnych przypadkach nie będą pokazywały wyższej wartości) oraz w drugiej kolejności jest ona wykorzystywana zgodnie z formatem, który jest potrzebne. Przykładowy program (który jest mało praktyczny, choć wyjaśnia wszystkie możliwości) pokazuje wszystkie dostępne formaty
-
Funkcja zwęglać (bajty) zawierające siedem wartości liczbowych reprezentujących datę i godzinę na zegarze DS3231 konwertowane na dziesiętne (są w BCD na urządzeniu)
która zwraca wskaźnik do tablicy -
Korzystanie z funkcji
Otrzymywana jest wartość odpowiadająca numerowi dnia tygodnia rozpoczynającego się w niedzielę. Aby wyświetlić go jako tekst, używana jest tablica, a jeden jest odejmowany, aby rozpocząć od indeksu zerowego, czyli niedziela. -
Aby sprawdzić datę w formacie „lokalnym” (hiszpańskim), użyj funkcji
, który zwraca wskaźnik do ciągu znaków, w którym data jest przedstawiona w formacie DD/MM/RRRR, gdzie DD to dzień przedstawiony za pomocą 2 cyfr, MM to miesiąc za pomocą 2 cyfr, a YYYY to rok za pomocą 4 cyfr. -
Funkcja
zwraca czas w formacie gg:mm:ss, gdzie hh to godzina (w formacie 24) reprezentowana za pomocą 2 cyfr, mm to minuty za pomocą 2 cyfr, a ss to sekundy za pomocą 2 cyfr. -
Aby łatwo korzystać z daty i godziny pliki dziennika funkcja została zaprogramowana , który dostarcza wartość daty i godziny w formacie YYMMDDhhmmss, gdzie AA to rok reprezentowany przez 2 ostatnie cyfry, MM miesiąc z 2 cyframi, DD dzień z 2 cyframi, gg godzina (w formacie 24) z 2 cyfry, mm minuty z 2 cyframi i ss sekundy z 2 cyframi. Format ten, mimo że jest tekstem, zajmuje niewiele miejsca i pozwala na bardzo proste uporządkowanie alfabetyczne.
-
Funkcja MySQL (lub nowy i bardziej swobodny MariaDB) RRRR-MM-DD gg:mm:ss, gdzie RRRR to rok reprezentowany za pomocą 4 cyfr, MM to 2-cyfrowy miesiąc, DD to 2-cyfrowy dzień, gg to godzina (w formacie 24) 2-cyfrowa , mm to minuty dwucyfrowe i sekundy dwucyfrowe.
służy do prezentacji daty i czasu w formacie używanym przez zarządzającego bazą danych
Chociaż istnieje wiele formatów reprezentacji daty i godziny, może nie być tego, którego potrzebujesz, ale z pewnością bazując na jednym z istniejących i używając go jako przykładu, łatwo będzie dodać nową metodę zgodnie z inne specyfikacje. Jeśli dodasz nowe funkcje, udostępnij kod (wypuść go!) i wyjaśnij nam, jak to działa, abyśmy mogli stopniowo ulepszać bibliotekę. Dziękujemy!
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”); } } } |
Dane wyjściowe powyższego przykładowego programu mogą wyglądać mniej więcej tak, jak pokazano na poniższym obrazku: lista 7 wartości (sekundy, minuty, godzina, dzień tygodnia, dzień miesiąca, miesiąc i rok) data i czas wyrażony w sposób „ludzki” (zgodnie ze stylem hiszpańskim), czas jako liczba całkowita w formacie zegara czterocyfrowego, data i godzina w formacie bazy danych MySQL, data i godzina w formacie kompaktowym (np dzienniki) i temperaturę wewnętrzną DS3231.
Zamieść komentarz