[GD32L233C-START 评测] （番外10）GD32L233评测-SPI驱动DS1302

韵湖葱白 2022-2-10 08:49 楼主

## 前言

架构做得好，高产似母猪。

接口改一改，效果就出来。

开工第二天，搞一搞SPI驱动DS1302。

关键字：GD32，SPI，DS1302，三线SPI，半双工SPI

## SPI

串行外设接口（Serial Peripheral Interface，缩写为SPI）提供了基于SPI协议的数据发送和接收功能，可以工作于主机或从机模式。SPI接口支持具有硬件CRC计算和校验的全双工和单工模式。有些SPI口还支持SPI四线主机模式。

常规的SPI信号描述如下图：

![常规SPI信号描述](https://gitee.com/anyangchina/ppp/raw/master/20211021SPI信号描述.jpg)

## DS1302

DS1302是由美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，并且具有闰年补偿等多种功能。（百度百科）

DS1302的管脚配置：

![DS1302管脚配置](https://gitee.com/anyangchina/ppp/raw/master/20211021DS1302管脚.jpg)

DS1302的时序：

![DS1302时序](https://gitee.com/anyangchina/ppp/raw/master/20211021DS1302时序.jpg)

**可以看到：除了CE高低电平不一样，这个时序跟半双工的SPI是一样的。**

![半双工SPI](https://gitee.com/anyangchina/ppp/raw/master/20211021SPI半双工.jpg)

DS1302的寄存器配置：

![DS1302寄存器](https://gitee.com/anyangchina/ppp/raw/master/20211021DS1302寄存器.jpg)

DS1302的时钟频率：

![DS1302时钟频率](https://gitee.com/anyangchina/ppp/raw/master/20211021DS1302时钟频率.jpg)

## 三线SPI驱动DS1302

半双工SPI的基本初始化：

- 单线发送模式
- 数据8位
- 主机模式
- 时钟空闲低电平，第一个边沿读数据
- NSS Soft
- 分频：根据DS1302的配置来，一般1M多比较合适。
- LSB

发送流程：

- 设置为发送模式
- CE使能
- 发送地址
- 发送数据
- CE失能

接收流程：

- 设置为发送模式
- CE使能
- 发送地址
- 设置为接收模式
- 等待数据接收完成
- CE失能
- 切换为发送模式，掐断SPI时钟信号
- 读数据，等待SPI收工

## 模拟IO驱动DS1302

略（曾经写过，就不贴了）

## SPI驱动DS1302

坑爹的小插曲：

SPI一般是AF5，结果用的SPI1管脚是PB13，PB14，PB15，他们是AF6，被坑了2个小时，真扯。

**巨讨厌调试硬件，真希望芯片厂商设计硬件时能更多一些软件工程师的设计idea。**

SPI初始化：

```

#define DS1302_USING_SPI

/* SPI0:PA5-SCK-SPI_SCK PA6-CE-SPI_MISO PA7-DATA-SPI_MOSI */
/* SPI1:PB13-SCK-SPI_SCK PB14-CE-SPI_MISO PB15-DATA-SPI_MOSI */

#define CURRENT_SPI SPI1
#define CURRENT_SPI_RCU RCU_SPI1

#define RTC_RCU   RCU_GPIOB
#define RTC_GPIO  GPIOB
#define RTC_SCK_PIN GPIO_PIN_13
#define RTC_CE_PIN  GPIO_PIN_14
#define RTC_DATA_PIN  GPIO_PIN_15

#ifdef DS1302_USING_SPI
#define READ_MODE spi_disable(CURRENT_SPI); \
      spi_bidirectional_transfer_config(CURRENT_SPI, SPI_BIDIRECTIONAL_RECEIVE); \
      spi_enable(CURRENT_SPI);
#define WRITE_MODEspi_disable(CURRENT_SPI); \
      spi_bidirectional_transfer_config(CURRENT_SPI, SPI_BIDIRECTIONAL_TRANSMIT); \
      spi_enable(CURRENT_SPI);

#defineCE_HIGH  gpio_bit_set(RTC_GPIO, RTC_CE_PIN);
#defineCE_LOW gpio_bit_reset(RTC_GPIO, RTC_CE_PIN);

#else
#endif

void spi1_init(void)
{
  spi_parameter_struct spi_init_struct;

spi_i2s_deinit(CURRENT_SPI);
  rcu_periph_clock_enable(CURRENT_SPI_RCU);

/* SPI_MOSI */
  gpio_init_af_mode(RTC_RCU, RTC_GPIO, RTC_DATA_PIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_AF_6);
  /* SPI_SCK */
  gpio_init_af_mode(RTC_RCU, RTC_GPIO, RTC_SCK_PIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_AF_6);
  /* RTC CE */
  gpio_init_output_mode(RTC_RCU, RTC_GPIO, RTC_CE_PIN, GPIO_OSPEED_50MHZ, 0);
  CE_LOW;

/* SPI parameter config */
  spi_init_struct.trans_mode   = SPI_TRANSMODE_BDTRANSMIT;
  spi_init_struct.device_mode    = SPI_MASTER;
  spi_init_struct.frame_size   = SPI_FRAMESIZE_8BIT;
  spi_init_struct.clock_polarity_phase = SPI_CK_PL_LOW_PH_1EDGE;
  spi_init_struct.nss      = SPI_NSS_SOFT;
  spi_init_struct.prescale     = SPI_PSC_16;
  spi_init_struct.endian     = SPI_ENDIAN_LSB;
  spi_init(CURRENT_SPI, &spi_init_struct);

/* enable */
  spi_enable(CURRENT_SPI);
}
```

DS1302初始化：

```
#define DS1302_UNLOCK write_ds1302(0x8e, 0x00);
#define DS1302_LOCK write_ds1302(0x8e, 0x80);

void rtc_time_init(void)
{
  uint8_t hour;
  uint8_t hour_24 = 0;
  if (read_ds1302(READ_FLAG_ADDR) != RTC_INIT_FLAG)
  {
  write_ds1302(0x84, hour_24);
  set_rtc(init_time);
  return;
  }
  hour = read_ds1302(0x85);
  if (hour > 0x80)
  {
  // 12小时制转为24小时制
  hour_24 = (hour > 0xA0)?(hour&0x1F)|DEC2BCD(12):(hour&0x1F);
  write_ds1302(0x84, hour_24);
  }
}
```

读写接口：

```
static void spi_rtc_send_byte(uint8_t byte)
{
  /* loop while data register in not empty */
  while(RESET == spi_i2s_flag_get(CURRENT_SPI, SPI_FLAG_TBE));
  /* send byte through the SPI peripheral */
  spi_i2s_data_transmit(CURRENT_SPI, byte);  
  while(spi_i2s_flag_get(CURRENT_SPI, SPI_FLAG_TRANS));
}

static void write_ds1302(uint8_t address, uint8_t data) 
{
  WRITE_MODE;
  CE_HIGH;
  spi_rtc_send_byte(address);
  spi_rtc_send_byte(data);
  CE_LOW;
}

static uint8_t read_ds1302(uint8_t address)
{
     uint8_t data;

/* send addr */
  WRITE_MODE;
  CE_HIGH;
  spi_rtc_send_byte(address);

/* recive data */
  READ_MODE;
  while(RESET == spi_i2s_flag_get(CURRENT_SPI, SPI_FLAG_RBNE));
  CE_LOW;
  WRITE_MODE;
  data = spi_i2s_data_receive(CURRENT_SPI);
  while(spi_i2s_flag_get(CURRENT_SPI, SPI_FLAG_TRANS));

return data;
}

void set_rtc(time_t t)
{
  uint8_t year = t.year - YEAR_BASE;
  if(year >= 100) year = 0;

DS1302_UNLOCK;

/* 写入已经设置时间标记 */
  write_ds1302(WRITE_FLAG_ADDR, RTC_INIT_FLAG);
  write_ds1302(0x80, DEC2BCD(t.second));
  write_ds1302(0x82, DEC2BCD(t.minute));
  write_ds1302(0x84, DEC2BCD(t.hour));
  write_ds1302(0x86, DEC2BCD(t.day));
  write_ds1302(0x88, DEC2BCD(t.month));
  write_ds1302(0x8c, DEC2BCD(year));
  write_ds1302(0x8a, DEC2BCD(t.week));

DS1302_LOCK;
}

time_t get_rtc(void)
{
  time_t t;
  uint16_t year = read_ds1302(0x8d);
  uint8_tmonth = read_ds1302(0x89);
  uint8_tday = read_ds1302(0x87);
  uint8_thour = read_ds1302(0x85);
  uint8_tminute = read_ds1302(0x83);
  uint8_t second = read_ds1302(0x81);
  uint8_tweek = read_ds1302(0x8b);

t.year = BCD2DEC(year) + YEAR_BASE;
  t.month = BCD2DEC(month);
  t.day = BCD2DEC(day);
  t.hour = BCD2DEC(hour);
  t.minute = BCD2DEC(minute);
  t.second = BCD2DEC(second);
  t.week = BCD2DEC(week);

return t;
}

```

## 测试结果

DS1302星期（寄存器0x8B）的SPI波形：

![DS1302星期（寄存器0x8B）](https://gitee.com/anyangchina/embp/raw/master/20220208_GD32L233DS1302_0x8B_0x05.png)

串口数据：

![](https://gitee.com/anyangchina/embp/raw/master/20220208_GD32L233DS1302.gif)

![](https://gitee.com/anyangchina/ppp/raw/master/文章EOF.gif)

![](https://gitee.com/anyangchina/ppp/raw/master/一键三连S.gif)

回复评论（11）

沙发 Jacktang

SPI驱动DS1302介绍的详细了，赞

最后测试结果的SPI波形中CLK那种上升沿下降沿长长的尖脉冲是正常的吧

点赞 2022-2-11 07:32

板凳韵湖葱白

引用: Jacktang 发表于 2022-2-11 07:32 SPI驱动DS1302介绍的详细了，赞最后测试结果的SPI波形中CLK那种上升沿下降沿长长的尖脉冲是正常的吧

正常的吧，啥外围都没有，直接杜邦线过来的

点赞 2022-2-11 09:00

4楼韵湖葱白

所有评测文章列表：

（番外1）GD32L233评测-Cortex-M23到底是个啥？
（番外2）GD32L233评测-开发环境搭建（基本框架+freeRTOS+编译通过）
（番外3）GD32L233评测-开箱炫耀贴好大的一箱
 （番外4）GD32L233评测-系统资源主要频率获取和打印
 （番外5）GD32L233评测-CRC（附史上解释CRC最清楚的文章）
（番外6）GD32L233评测-随机数（附软件随机数生成算法）
（番外7）GD32L233评测-FLASH读写
 （番外8）GD32L233评测-ADC和DMA（官方没有例程哦）
（番外9）GD32L233评测-DAC波形发生器（三角波，方波，正弦波，任意波）
（番外10）GD32L233评测-SPI驱动DS1302
（番外11）GD32L233评测-PWM驱动有源蜂鸣器

点赞 2022-2-15 15:14

5楼 yang_alex

GD32L223官方软件支持包中GPIO固件没有下面这两个函数啊！

gpio_init_af_mode(); gpio_init_output_mode();

你确定你用的是GD32L223吗？

点赞 2022-2-28 22:39

6楼韵湖葱白

引用: yang_alex 发表于 2022-2-28 22:39 GD32L223官方软件支持包中GPIO固件没有下面这两个函数啊！ gpio_init_af_mode(); ...

这两个是我封装了，就是io的初始化

点赞 2022-3-1 08:55

yang_alex 发表于 2022-3-1 17:20 为什么不直接用？原厂的不好用，一次设置好几个PIN，估计你搞成了一个PIN设置一次吧。能发出来看看吗？感觉 ...

抱歉，去深圳出差了2周，才回来。

其实没什么特别的，封装起来自己好用一些而已。

void gpio_init_af_mode(rcu_periph_enum rcu, uint32_t gpio, uint32_t pin, uint32_t speed, uint32_t af_func)
{
    rcu_periph_clock_enable(rcu);
    gpio_mode_set(gpio, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, pin);
    gpio_output_options_set(gpio, GPIO_OTYPE_PP, speed, pin);
    gpio_af_set(gpio, af_func, pin);
}

void gpio_init_input_mode(rcu_periph_enum rcu, uint32_t gpio, uint32_t pin)
{
    rcu_periph_clock_enable(rcu);
    gpio_mode_set(gpio, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, pin);
}

void gpio_init_output_mode(rcu_periph_enum rcu, uint32_t gpio, uint32_t pin, uint32_t speed, uint8_t set)
{
    rcu_periph_clock_enable(rcu);
    gpio_mode_set(gpio, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, pin);
    gpio_output_options_set(gpio, GPIO_OTYPE_PP, speed, pin);
    if (set)
    {
        gpio_bit_set(gpio, pin);
    }
    else
    {
        gpio_bit_reset(gpio, pin);
    }
}

本帖最后由韵湖葱白于 2022-3-7 10:38 编辑

点赞 2022-3-7 10:36

10楼韵湖葱白

yang_alex 发表于 2022-3-1 17:23 感觉你最后一张图也怪怪的。CE是片选信号吗？怎么CE状态变了,时钟信号还在跑，数据还能读出来。

正常吧。

如果芯片性能一般的话，后面还有一个等待结束的时间。

我是这么理解的。

我看了我之前测试stm32 F103保存的图，就有。

data = spi_i2s_data_receive(CURRENT_SPI);

while(spi_i2s_flag_get(CURRENT_SPI, SPI_FLAG_TRANS));

本帖最后由韵湖葱白于 2022-3-7 10:49 编辑

点赞 2022-3-7 10:48

11楼 yang_alex

引用: 韵湖葱白发表于 2022-3-7 10:48 yang_alex 发表于 2022-3-1 17:23 感觉你最后一张图也怪怪的。CE是片选信号吗？怎么CE状态变了,时钟信号 ...

这个逻辑就对了。估计你的图是没加等待时截的图。我也是这样解决的。GD32的SPI硬件逻辑上应该是有问题。

点赞 2022-3-7 22:44

12楼韵湖葱白

引用: yang_alex 发表于 2022-3-7 22:44 这个逻辑就对了。估计你的图是没加等待时截的图。我也是这样解决的。GD32的SPI硬件逻辑上应该是有问题。 ...

NO，等待时序是必须的，我一直有。

没有等待时序就出错了。

我的理解是性能差点的单片机可能就等待时间长点，所以后面又有了一个时钟出来。

点赞 2022-3-8 08:36

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