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 która zwraca wskaźnik do tablicy zwęglać (bajty) zawierające siedem wartości liczbowych reprezentujących datę i godzinę na zegarze DS3231 konwertowane na dziesiętne (są w BCD na urządzeniu)
-
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 służy do prezentacji daty i czasu w formacie używanym przez zarządzającego bazą danych 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.
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