elechobby:picdic:pic16f88:109

簡易RTC(Real Time Clock)(I2C対応)

概要

通常は、下図のような、I2Cインターフェース(2線式)に対応した、リアルタイムクロックモジュールを使用して、時計機能などを構築します。

今回は、このRTC機能そのものを、PICで実現してみました。

動作原理

I2Cのスレーブ機能としての、基本的な構造は、以前に製作した、LCDモニター(I2C対応)を参照してください。
時刻の、読み出し/書き込みは、以前に製作した、簡易時計(PIC単体)を参照してください。

<メモリ構造>
RTCからの時刻データの読み出し、RTCへの時刻データの書き込みのデータを設定するために、7バイトのメモリを使用します。
【0x00】“時“データ(読み出し用)
【0x01】“分”データ(読み出し用)
【0x02】“秒“データ(読み出し用)
【0x03】“時”データ(書き込み用)
【0x04】“分“データ(書き込み用)
【0x05】“秒”データ(書き込み用)
【0x06】書き込み用のデータを、RTCの基準クロックに設定するための指示用(1:設定有り、0:設定無し)

<処理の流れ>

  1. 0.1秒毎に、クロック変数をインクリメント(+1)する。
  2. クロック変数を換算し、時分秒を、読み出し用のメモリ【0x00~0x02】に、設定する。
  3. RTCへの時刻データの設定が指示されると、メモリ【0x03~0x05】を換算し、クロック変数に設定する。
  4. 1.へ戻る。

<マスター側から、本ユニットの時刻データを、読み込む方法および書き込む方法>

  1. 時刻データを読み込む
    Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0x80);
Soft_I2C_Write(0x00);
Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0x81);
hh = Soft_I2C_Read(ACK);
mm = Soft_I2C_Read(ACK);
ss = Soft_I2C_Read(NO_ACK);
Soft_I2C_Stop();
  2. 時刻データを書き込む
    Soft_I2C_Start();
Soft_I2C_Write(0x80);
Soft_I2C_Write(0x03);
Soft_I2C_Write(12);//12時
Soft_I2C_Write(34);//34分
Soft_I2C_Write(56);//56秒
Soft_I2C_Write(0x01);//設定指示
Soft_I2C_Stop();

回路図

ソースコード

rtc_i2c.c
//********************************************************************** 
/*
	＜ＲＴＣ（Ｉ２Ｃ対応）＞
*/
//********************************************************************** 
 
#define		ADDR_BASE		0x80
 
#define		ON				1
#define		OFF				0
 
#define		MEMORY_SIZE		7
 
#define		LED				PORTB.F5
 
//********************************************************************** 
 
void	i2c_Write(unsigned short dat)
{
	while (SSPSTAT.BF == 1)
		;
	while (1) {
		SSPCON.WCOL = 0;
		SSPBUF = dat;
		if (SSPCON.WCOL == 1)
			continue;
		//
		SSPCON.CKP = 1;
		return;
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
static	unsigned	short	i2c_memory[MEMORY_SIZE], i2c_pnt, i2c_flg, i2c_tmp, i2c_start_flg, i2c_stop_flg;
/*
i2c_memory[0]    時
i2c_memory[1]    分
i2c_memory[2]    秒
*/
//********************************************************************** 
 
void	i2c_Handler()
{
	if (PIR1.SSPIF != 1)
		return;
	//
	PIR1.SSPIF = 0;
	//
	LED = ON;
	//
	if (SSPSTAT.S == 1) {	//スタートビットを検出。
		i2c_start_flg = 1;
	}
	if (SSPSTAT.P == 1) {	//ストップビットを検出。 
		i2c_stop_flg = 1;
	}
	//
	i2c_tmp = SSPSTAT & 0b00101101;
	//
	if (i2c_tmp == 0b00001001) {	//書き込みモード、デバイスアドレス
		i2c_tmp = SSPBUF; 
		i2c_flg = 0;
		i2c_pnt = 0;
		LED = OFF;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101001) {	//書き込みモード、データ
		if (i2c_flg == 0) {
			i2c_pnt = SSPBUF;
			i2c_flg = 1;
			LED = OFF;
			return;
		}
		if (i2c_flg == 1) {
			if (i2c_pnt < MEMORY_SIZE) {
				i2c_memory[i2c_pnt] = SSPBUF;
				i2c_pnt++;
			}
			LED = OFF;
			return;
		}
	}
	if (i2c_tmp == 0b00001100) {	//読み込みモード、デバイスアドレス 
		i2c_Write(i2c_memory[i2c_pnt]);
		i2c_pnt++;
		LED = OFF;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101100) {	//読み込みモード、データ（ＡＣＫ） 
		i2c_Write(i2c_memory[i2c_pnt]);
		i2c_pnt++;
		LED = OFF;
		return;
	}
	if (i2c_tmp == 0b00101000) {	//読み込みモード、データ（ＮＯ＿ＡＣＫ） 
		i2c_tmp = SSPBUF;
		SSPCON = 0b00111110;
		LED = OFF;
		return;
	}
	LED = OFF;
}
 
//********************************************************************** 
 
static	long	clock;
 
void	rtc_Handler()
{
	static	short	hh, mm, ss;
	//
	if (PIR1.CCP1IF != 1) 
		return;
	//
	PIR1.CCP1IF = 0;
	//
	clock++;
	if (clock == 864000)
		clock = 0;
	//
	hh = clock / 36000;
	mm = (clock - (36000 * (long)hh)) / 600;
	ss = (clock - (36000 * (long)hh) - (600 * (long)mm)) / 10;
	i2c_memory[0] = hh;
	i2c_memory[1] = mm;
	i2c_memory[2] = ss;
}
 
//********************************************************************** 
 
void	interrupt()
{
	i2c_Handler();
}
 
//**********************************************************************
 
void	init_rtc()
{
	// TIMER1の設定
	PIE1.TMR1IE = 0;
	PIR1.TMR1IF = 0;
	T1CON.T1CKPS0 = 1;
	T1CON.T1CKPS1 = 1;
	T1CON.TMR1ON = 0;
	TMR1L = 0;
	TMR1H = 0;
	// CCPの設定
	PIE1.CCP1IE = 0;
	PIR1.CCP1IF = 0;
	CCP1CON.CCP1M3 = 1;
	CCP1CON.CCP1M2 = 0;
	CCP1CON.CCP1M1 = 1;
	CCP1CON.CCP1M0 = 1;
	CCPR1L = 0xA8;	// 0.1sec...10hz...クロックが8Mhzの時
	CCPR1H = 0x61;	// 0.1sec...(1÷8000000)*4*8*25000
	//
	clock = 0;
	//
	T1CON.TMR1ON = 1;
}
 
//**********************************************************************
 
void	main()
{
	unsigned	short	cnt;
	//
	CMCON  = 0b00000111;		//コンパレータは使用しない。 
	ANSEL  = 0b00000000;		//A/Dコンバータは使用しない。 
	OSCCON = 0b01110000;		//クロックは内臓8MHzを使用する。 
	TRISA  = 0b00111100;		//PORTAを設定する。 
	TRISB  = 0b00011111;		//PORTBを設定する。 
	OPTION_REG.NOT_RBPU = 0;	//PORTBをプルアップする。
	//Ｉ２Ｃを設定する。 
	SSPSTAT.SMP = 1;
	SSPSTAT.CKE = 1;
	SSPCON.WCOL = 0;
	SSPCON.SSPOV = 0;
	SSPCON.SSPEN = 1;
	SSPCON.CKP = 1;
	SSPCON.SSPM0 = 0;
	SSPCON.SSPM1 = 1;
	SSPCON.SSPM2 = 1;
	SSPCON.SSPM3 = 1;
	SSPADD = ADDR_BASE;
	PIE1.SSPIE = 1;
	PIR1.SSPIF = 0;
	//
	LED = OFF;
	i2c_pnt = 0;
	i2c_flg = 0;
	i2c_start_flg = 0;
	i2c_stop_flg = 0;
	for (cnt = 0; cnt < MEMORY_SIZE; cnt++) {
		i2c_memory[cnt] = 0x00;
	}
	//
	for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
		LED = ON;
		Delay_ms(50);
		LED = OFF;
		Delay_ms(50);
	}
	// 割り込み(全体)の設定
	INTCON.PEIE = 1;
	INTCON.GIE = 1;
	//
	init_rtc();
	while (1) {
		rtc_Handler();
		if (i2c_memory[6] == 0x01) {
			i2c_memory[6] = 0x00;
			clock = ((long)i2c_memory[3] * 36000) + ((long)i2c_memory[4] * 600) + ((long)i2c_memory[5] * 10);
		}
	}
}
 
//**********************************************************************

<参考>
※テストデータ送信用(I2Cマスター/PIC16F88)のプログラムです。

rtc_i2c_master.c
//********************************************************************** 
/*
	＜ＲＴＣのテストデータ送信用（マスター）＞
*/
//********************************************************************** 
 
#define		ACK			1
#define		NO_ACK		0
 
//********************************************************************** 
 
void main()
{
	static	unsigned	short	cnt, hh, mm, ss;
	static	char				buf[8];
	//
	OSCCON = 0b01110000;	// クロックを8Mhzに設定する。 
	ANSEL = 0b00000000;		// Ａ／Ｄ変換は使用しない。 
	TRISA = 0b00110000;
	TRISB = 0b00001111;
	//
	Lcd_Custom_Config(&PORTA, 1, 0, 7, 6, &PORTB, 5, 6, 7);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	//
	for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
		Lcd_Custom_Chr(1, cnt + 1, 0xFF);
		Delay_ms(50);
	}
	for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
		Lcd_Custom_Chr(2, cnt + 1, 0xFF);
		Delay_ms(50);
	}
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	//
	//
	Soft_I2C_Config(&PORTA, 2, 3);	// SDA, SCL
	//
	while (1) {
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0x80);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0x81);
		hh = Soft_I2C_Read(ACK);
		mm = Soft_I2C_Read(ACK);
		ss = Soft_I2C_Read(NO_ACK);
		Soft_I2C_Stop();
		//
		ByteToStr(hh, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(1, 1, &buf[1]);
		Lcd_Custom_Chr(1, 3, ':');
		ByteToStr(mm, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(1, 4, &buf[1]);
		Lcd_Custom_Chr(1, 6, ':');
		ByteToStr(ss, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(1, 7, &buf[1]);
		//
		if (PORTB.F3 == 0) {		//時刻設定 
			Soft_I2C_Start();
			Soft_I2C_Write(0x80);
			Soft_I2C_Write(0x03);
			Soft_I2C_Write(12);		//12時 
			Soft_I2C_Write(34);		//34分 
			Soft_I2C_Write(56);		//56秒 
			Soft_I2C_Write(0x01);	//設定指示 
			Soft_I2C_Stop();
		}
		//
		Delay_ms(100);
	}
}
 
//**********************************************************************

動作確認

左側:RTC(スレーブ)※今回の主役です。抵抗3個、LED1個だけです。
右側:RTC(マスター)

RTC(スレーブ)の拡大図です。

起動直後に、RTC(マスター)がRTC(スレーブ)から時刻データを取得し、表示したところです。

RTC(マスター)から、RTC(スレーブ)に対して、時刻を設定(12時34分56秒)したところです。

時刻設定後の、時刻経過を表示したところです。

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