Knjižnica Arduino za preverjanje datuma in temperature integriranega DS3231 prek I2C
POSODOBLJENO: Obiščite tudi nov knjižnico za upravljanje datuma in časa z modulom DS3231 RTC in Arduinom z izboljšavami, kot je sezonski čas.
Delovanje IC de ure realnega časa (RTC) najbolj priljubljeni, ki se upravljajo z avtobus I2C Ponavadi je zelo podobno. Poleg tega je Žična knjižnica de Arduino zelo poenostavi komunikacijo z napravami Dvožilni serijski vmesnik (TWI), I2C, specifično.
Na splošno je postopek sestavljen iz
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Začnite komunikacijo kot podrejeni ali glavni (nastavljeno privzeto) s funkcijo Wire.begin(naslov). Če je "naslov" izpuščen, se komunikacija začne z μC učiteljica avtobus I2C.
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Aktivirajte komunikacijo I2C z napravo prek pomnilniškega naslova, kjer se nahaja, z ukazom Wire.beginTransmission(naslov).
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Naročilo napišite v avtobus I2C da napravi poveste operacijo, ki jo želite izvesti, z uporabo Wire.write(ukaz), v katerem je "vrstni red" koda operacije.
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Onemogočite komunikacije, da sprostite avtobus I2C s funkcijo Wire.endTransmission ().
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Zahtevajte, da naprava pošlje določeno količino podatkov, ki ustreza zahtevani operaciji (v tem primeru datum in čas) s funkcijo Wire.requestFrom(naslov, znesek).
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Počakajte, da bodo podatki, zahtevani s funkcijo, na voljo za branje Wire.available (), ki vrne število podatkov, ki so že bili prejeti in jih je mogoče prebrati.
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Preberite podatke, ki jih pošlje naprava ( ura realnega časa, v tem primeru) z uporabo funkcije Wire.read() tolikokrat, kot je navedenih bajtov Wire.available () ki so na voljo.
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Običajno se podatki pošiljajo v zelo kompaktnih formatih, zato je zelo verjetno, da bo treba prejete podatke interpretirati na način, ki ustreza predstavitvi podatkov, izdelanih v programu, ki uporablja napravo.
Kar zadeva DS3231 (in združljive v isti seriji, kot je DS3232) in razlago podatkov, v skladu s specifikacijami integriranega, na primer vrednosti različnih števk, ki predstavljajo čas, so predstavljene v binarno kodirano decimalno (BCD) kar bo bolj priročno izraziti kot decimalno vrednost (a bajt) za uporabo v Arduino
V isti vrstici je temperatura izražena kot bajt in komplement dveh za celoštevilski del in dva bita za korak decimalnega dela z ločljivostjo četrtine stopinje. Ti in drugi vidiki predstavitve podatkov na uri so bili izčrpno obravnavani v spodnji kodi knjižnice. DS3231
Če želite preveriti temperaturo s to knjižnico, preprosto uporabite metodo read_temperature() objekta DS3231 instancirano na začetku. Za branje datuma in ure se najprej naložita in nato zahtevata v enem od formatov (kompaktni, človeški ...), ki so na voljo za različne uporabe in so dokumentirani v dokumentu glave knjižnice kod spodaj.
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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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Sledi primer kode, ki prikazuje, kako uporabljati knjižnico. Kot je navedeno zgoraj, se temperatura preprosto odčita s funkcijo predmeta razreda vendar se za preziranje napak pri odčitavanju uporabljata dve konstanti, ki shranjujeta najvišjo in najnižjo temperaturo naprave v skladu s podatkovnim listom in ki se bereta z ustreznimi funkcijami.
Odčitavanje temperature poteka v dveh stopnjah: najprej se naloži vrednost, tako da bodo različne uporabe datuma ali časa dosledne (v neugodnih primerih ne bodo prikazali višje vrednosti) in drugič se uporabi v skladu s formatom, ki je potrebno. Primer programa (ki ni zelo praktičen, čeprav pojasnjuje vse možnosti) prikazuje vse razpoložljive formate
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Funkcija ki vrne kazalec na matriko kočija (bajtov), ki vsebuje sedem številskih vrednosti, ki predstavljajo datum in čas na uri DS3231 pretvorjeni v decimalno (so v BCD na napravi)
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Uporaba funkcije Dobi se vrednost, ki ustreza številki dneva v tednu, ki se začne v nedeljo. Za prikaz kot besedilo se uporabi niz in ena se odšteje, da se začne pri indeksu nič, nedelja.
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Če si želite ogledati datum v "lokalni" (španski) obliki, uporabite funkcijo , ki vrne kazalec na niz, v katerem je datum predstavljen v formatu DD/MM/LLLL, kjer je DD dan, predstavljen z 2 števkama, MM je mesec z 2 števkama in LLLL leto s 4 števkami.
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Funkcija vrne čas v obliki zapisa hh:mm:ss, pri čemer je hh ura (v formatu 24), predstavljena z 2 števkama, mm so minute z 2 števkama in ss so sekunde z 2 števkama.
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Za preprosto uporabo datuma in ure dnevniške datoteke funkcija je bila programirana , ki prikaže vrednost datuma in časa v obliki YYMMDDhhmmss, pri čemer je AA leto, predstavljeno z zadnjima 2 števkama, MM mesec z 2 števkama, DD dan z 2 števkama, hh ura (v obliki 24) z 2 števke, mm minute z 2 števkama in ss sekunde z 2 števkama. Ta oblika, čeprav je besedilo, zavzame malo prostora in omogoča zelo preprosto abecedno razvrščanje.
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Funkcija služi za predstavitev datuma in ure v obliki, ki jo uporablja upravljalnik baze podatkov MySQL (ali novo in svobodnejše MariaDB) LLLL-MM-DD hh:mm:ss, kjer je LLLL leto, predstavljeno s 4 števkami, MM je mesec z 2 števkama, DD je dan z 2 števkama, hh je ura (v formatu 24) z 2 števkama , mm so minute z 2 števkama in sekunde z 2 števkama.
Čeprav obstaja veliko formatov za predstavitev datuma in časa, tistega, ki ga potrebujete, morda ni, vendar bo zagotovo na podlagi enega od obstoječih in z uporabo tega kot primera enostavno dodati novo metodo v skladu z druge specifikacije. Prosimo, če dodajate nove funkcije, delite kodo (sprostite jo!) in nam razložite, kako deluje, da bomo knjižnico postopoma izboljšali. Hvala!
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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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Rezultat zgornjega vzorčnega programa je lahko nekaj podobnega temu, kar je prikazano na naslednji sliki: seznam 7 vrednosti (sekunde, minute, ura, dan v tednu, dan v mesecu, mesec in leto), datum in čas, izražen na "človeški" način (po špansko) čas kot celo število v štirimestnem formatu ure, datum in čas v formatu baze podatkov MySQL, datum in čas v strnjeni obliki (za dnevniki) in notranjo temperaturo DS3231.
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