串行实时时钟芯片DSl302程序设计中的问题与对策

　  摘 要： 指出了串行实时时钟芯片DSl302程序设计中几个易被疏忽而导致错误的问题，分析了问题的原因，并给出了解决问题的方法。

    关键词： 串行时钟 程序设计 问题 原因 解决方法

    美国Dallas公司推出的串行接口实时时钟芯片DSl302可对时钟芯片备份电池进行涓流充电。由于该芯片具有体积小、功耗低、接口容易、占用CPU I／O口线少等主要特点，故该芯片可作为实时时钟广泛应用于智能化仪器仪表中。

    笔者在调试中发现在对DSl302编程中有几个问题易被疏忽而导致错误，现提供给读者参考。

    1 读操作出现的错误

    按照参考文献[2]的读操作程序框图和参考文献[1]、[2]所叙述的可知：单字节读操作每次需16个时钟，地址字节在前8个时钟周期的上升沿输入，而数据字节在后8个时钟周期的下降沿输出。据此结合图1的硬件连接图编制出了如下的单字节读程序：

    ＤＳ＿ＲＥＡＤＳＥＴＢ Ｐ１．２ ；令=0。

    ＣＬＲ Ｐ１．１ ；令ＳＣＬＫ＝０。

     ＣＬＲ Ｐ１．２ ；令=1，启动芯片。

    ＬＣＡＬＬ ＤＳ＿ＷＳＵＢ ；写８位地址。

    ＬＣＡＬＬ ＤＳ＿ＲＳＵＢ ；读出８位数据。

    ＲＥＴ

    ＤＳ＿ＷＳＵＢＭＯＶ Ｒ７，＃０８Ｈ

    ＷＬ００Ｐ ＲＲＣ Ａ ；Ａ为地址字节。

    ＭＯＶ Ｐ１．０，Ｃ

    ＳＥＴＢ Ｐ１．１ ；在时钟上升沿

    ＮＯＰ ；输入地址字节。

    ＣＬＲ Ｐ１．１

    ＤＪＮＺ Ｒ７ＷＬ００Ｐ

    ＲＥＴ

    ＤＳ＿ＲＳＵＢＳＥＴＢ Ｐ１．０ ；为读数据作准备。

    ＭＯＶ Ｒ７＃０８Ｈ

    ＲＬ００Ｐ：ＳＥＴＢ Ｐ１．１

    ＮＯＰ

    ＣＬＲ Ｐ１．１ ；在第９个正脉冲的下

    ＭＯＶ Ｃ，Ｐ１．０ ；降沿开始输出数据。

    ＲＲＣ Ａ ；Ａ中为读出的数据。

    ＤＪＮＺ Ｒ７，ＲＬ００Ｐ

    ＲＥＴ

    若使用如下程序对DSl302的RAM1其内容为5AH进行读操作

    ＲＥＡＤ：ＭＯＶ Ａ＃１１０００１０１Ｂ ；RAM1单元的读地址。

    ＬＣＡｌｌ ＤＳ＿ＲＥＡＤ ；调用读子程序。

    则程序执行后A中的数据为2DH，显然读出的数据不正确。若再使用一条RL A指令调整后，则A中为5AH，结果才正确。由此说明：使用上述程序读出的RAM1单元中的第0位数据实为第1位数据，读出的第7位数据实为第0位数据。

    经笔者仔细研究时序图和多次试验得知，问题的原因在于：对于读操作时序，在SCLK出现第8个正脉冲时，上升沿输入地址字节的最后一位数据，而在此正脉冲的下降沿就要输出数据字节的第0位数据。然而笔者的程序中是在第9个正脉冲的下降沿才误认为输出了数据字节的第0位数据，此位数据事实上是第二个下降沿输出的，故实为数据字节的第1位数据。经笔者实验：只要RST保持为高电平，如果超过8个下降沿，它们将重新从第0位输出数据位，因程序中输出的最后一位数据位，是9个下降沿输出的数据位，故实为数据字节的第0位数据位。

    由此可见，单字节读操作的时序图如改为图2所示时序图，则读者较容易理解可避免发生上述编程错误。

    只要将上述的DS＿RSUB子程序改为如下的子程序即可解决上述问题：

    ＤＳ＿ＲＳＵＢｌ：ＳＥＴＢ Ｐ１．０ ；为读数据作准备

    ＭＯＶ Ｒ７，＃０８Ｈ

    ＲＬ００Ｐ： ＣＬＲ Ｐ１．１ ；ＳＣＬＫ第８个正脉冲的

    ＭＯＶ Ｃ，Ｐ１．０ ；下降沿开始输出数据。

    ＲＡＣ

    ＳＥＴＢ Ｐ１．１

    ＤＪＮＺ Ｒ７，ＲＬ００Ｐ

    ＲＥＴ

    2 禁止涓流充电出现的错误

    涓流充电寄存器(TCR)控制着DSl302的涓流充电特性。据参考文献[1]、[2]介绍，寄存器的位(TCS)4～7决定着是否具备充电性能。仅在1010编码的条件下才具备充电性能，其它编码组合不允许充电。位2和3(DS)则在和之间选择是一个还是两个二极管串入其中。如果编码是01，选择一个二极管；如果编码是10，选择两个；其它编码将禁止充电。该寄存器的0和1位(RS)用于选择与二极管相串联的电阻值，其中编码01为2kΩ；10为4kΩ；11为8kΩ；而00将不允许充电。笔者编制了如下的允许涓流充电的控制程序（选择一个二极管，充电限流电阻为4kΩ）：

    ＳＥＴＢ Ｐ１．２ ；令=0

    ＣＬＲ Ｐ１．２ ；令ＳＣＬＫ＝０

    ＣＬＲ Ｐ１．２ ；令=1

    ＭＯＶ Ａ＃９０Ｈ ；ＴＣＲ的写地址

    ＬＣＡＬＬ ＤＳ＿ＷＳＵＢ

    ＭＯＶ Ａ＃１０１００１１０Ｂ ；ＴＣＲ的命令

    ＬＣＡＬＬ ＤＳ＿ＷＳＵＢ

    用万用表串入与可充电池之间，执行程序后，则有电流流过万用表，表示充电正常。笔者通过将上述程序的第6句改为：MOV A，＃10100010B，即置DS为00来禁止涓流充电器工作。执行程序后，在与电池之间串入万用表，则仍有电流流过，表示尚未禁止充电。若将第6语句改为：MOV A，＃10101110B，即置DS为11，执行上述程序后情况仍如此。若将第6语句改为：

    MOV A，＃01010110B 即TCS≠1010

    或： MOV A，＃10100100B 即RS=00则充电被禁止。

    笔者误认为芯片损坏，换上另一新购置的芯片，结果仍如此。随即笔者取下图1所示电路中的可充电池，换上 一标称为10kΩ的电阻对芯片进行了测试，测试结果如表1所示=5V。

    由此可见，当涓流充电控制寄存器中的DS位为00和11时并不能禁止充电，而是选择了一个二极管充电，这说明参考文献中介绍的有误。若要想禁止充电器充电，应将第６句改为：MOV A，＃0101XX00B 即TCS≠1010，RS=00，这样，就能双保险地禁止充电。

    3 受干扰时钟／日历信息出现的错误

    笔者将DSl302应用于某产品中，发现系统受到干扰时，有时其时钟停振不能正常工作，此时的时钟／日历信息也被修改。

    经分析得知：系统受到干扰程序飞跑，在看门狗复位前，CPU正好执行写程序将写保护寄存器的最高位置0为允许写（实际上，在系统校时程序之后已将其置为1禁止写），修改了时钟／日历信息且使秒寄存器的最高位置1，致使时钟停振出现错误。

    为避免此类错误的产生，笔者采用的方法是：在写程序中增加了某一检测条件，此条件为系统中某一口线上的电平，低电平条件满足。只有在实时校时过程中，才通过手动使此口线为低电平，实时校时过程完成后，又通过手动使此口线为高电平。这样只有实时校时过程中，才允许修改时钟／日历信息，因此起到了时钟／日历信息的写保护作用。