SPI总线的概念

SPI接口全称“serial peripheral Interface”，意为串行外围接口。
SPI接口是在CPU外围低速之间进行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信。
SPI以主从方式工作，这种模式通常有一个主器件和一个或多个器件，一般包含4根线。

MOSI——主器件数据输出，从器件数据输入
MISO——主器件数据输入，从器件数据输出
SCLK——时钟信号，由主器件产生
CS/SS——从器件使能信号，由主器件控制

在SPI应用中也有三线制的SPI，实现半双工通信

SPI总线接口连接

什么是实时时钟

RTC：Real Time Clock

我们知道单片机内部有定时器，但定时器只能表示一个时间段，这不是唯一的时间。比如我们应用单片机写一个交通灯；当我们应用单片机来表示一个时间点，这是唯一的，表示单片机需要做一些必须到某一个时间才能做的事情，所以需要用到RTC，如应用单片机写一个定时炸弹，这时我们就需要实时的时钟计时。使用实时的实时计时还有一个好处就是能够减少时间的误差。
关于RTC，在钟表、电子日历、手表、智能手环等都有实际应用。
在STM32F103系列的MCU中，已集成有RTC外设，是一个掉电后还能继续运行的定时器，从定时器角度来说，相当于定时器外设。它十分简单，只有很纯粹的中断和触发功能。

DS1302介绍

用一句话总结DS1302：内部存着一个时间点信息（年月日时分星期几）可以读写；
DS1302内部还有31*8RAM用于临时存储数据；
工作电压范围在2.0V-5.5V之间。当工作在低功耗模式下（2.0V）时，消耗不少于300nA。；
DS1302传输时钟和内存数据有单字节或多字节（突发模式）；
有8-pin DIP或8-pin SOIC封装可选；3线SPI通信接口，兼容TTL（5V）电平，兼容DS1202。

管脚说明：
Vcc2：双电源配置中的主电源
X1、X2：与标准的32.768KHZ晶振相连
GND：电源地
CE：使能，CE信号在读写必须保持高电平
I/O：数据
SCLK：时钟
Vcc1：低功率工作单电源和低功率备用电源

DS1302和单片机的IO连接只需3根线：CE数据传输使能、SCLK串行时钟输入端、I/O串行数据端，同时3个引脚分别接4.7K上拉电阻。

关于钟表里的晶振为什么是32.768KHZ的晶振？
钟表运行需要需要一个精准的节拍器，机械钟表依靠的是机械摆，电阻钟表依靠的就是晶振了。晶振能够提供精准稳定的节拍，常用的晶振是32.768KHZ晶振，也就是每秒跳动32768次，对于二进制运行的电子表、计算机来说，32768是一个整数。
对于二进制运行的电子钟表里，有一个16位的计数器，十进制的32768刚好是16位二进制的“1000 0000 0000 0000”。钟表里的晶振每秒跳动32768次就是每秒加32768个1，这样在16位加1速度就被减慢到秒1次。
用32768晶振还有一个好处，晶振的误差体现到秒是上面只有1/32768。
那么为什么不选择更加高频或者低频的晶振呢？
综合成本考虑，32.768KHZ晶振已经是属于低频产品，再低体积会增大，和它搭配的负载电容也会增大，不适合小型化的钟表；如果选择更高频率的晶振对于数字电路来说，工作频率越高，就意味着更高的电力消耗，32768这个频率已经能满足精度和成本要求，也能满足低功耗要求，所有没必要使用到更高的频率。
在数字电路中，晶振决定电路的生与死、好与坏，也会影响到系统稳定性。

DS1302寄存器

秒寄存器（81h、80h）：bit7定义为时钟暂停标志（CH），当该位置为1时，时钟震荡停止，DS1302处于低功耗状态；当置0时，时钟开始运行。
小时寄存器（85h、84h）：bit7定义是运行于12小时模式/24小时模式，当为1时选择12小时模式，此时bit5为AM/PM位，在24小时模式时为小时数据位。
控制寄存器（8Fh、8Eh）：bit7是写保护位（WP）其他7位均为0.在任何对时钟或者RAM读写操作之前，WP必须为0.当WP为1时，不能对任何时钟日历寄存器或RAM进行读写操作。
突发模式：突发模式是指一次传输多个字节的时钟信号或RAM数据。

Ds1302附加31字节静态RAM

时序图和控制指令

命令字是启动数据传输的控制指令
bit7必须使逻辑1，如果是0则禁止对DS1302写入
bit6在逻辑0时规定为时钟/日历日历数据，为1时规定为RAM数据
bit1-bit5表示输入/输出指定的寄存器
bit0在逻辑0时为写操作，逻辑1时为读操作

参考例程

/***********************************************************功能：STC12C5A60S2单片机在LCD1602液晶显示DS1302时钟日历*备注：按照DS1302接口定义用杜邦线连接*版本：V1.0开源***作者：小途*编写时间：2022年9月16日***********************************************************/#include <STC12C5A60S2.h>
#include <intrins.h>#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int//宏定义
#define MAIN_Fosc       11059200UL  //宏定义主时钟HZ
#define LCD1602_DB P0   //LCD1602数据总线
#define DS1302_W_ADDR 0x80  //写时钟日历寄存器起始地址
#define DS1302_R_ADDR 0x81  //读时钟日历寄存器起始地址//时钟日历暂存数组，秒、分、时、日、月、周、年 初值为= 22年9月15日 周四 23:59:00
uchar TimeData[7]={00, 59, 23, 15, 9, 4, 22};//LCD1602端口定义
sbit LCD1602_RS = P3^5;     //RS端
sbit LCD1602_RW = P3^6;     //RW端
sbit LCD1602_EN = P3^4;     //EN端//DS1302端口定义
sbit TSCLK = P1^0; //时钟
sbit TIO = P1^1;   //数据
sbit TRST = P1^2;  //使能/*=================================================
*函数名称：Delay_Ms
*函数功能：STC12自适应主时钟毫秒级延时函数
*说明：需定义MAIN_Fosc（晶振主频单位HZ）
*输入：ms：要延时的毫秒
=================================================*/
void Delay_Ms(uint ms)
{uint i;do{i = MAIN_Fosc / 96000; while(--i);   //96T per loop}while(--ms);
}/*=================================================
*函数名称：DS1302_W_Byte
*函数功能：DS1302写一字节数据
*输入：dat：要写入的数据
=================================================*/
void DS1302_W_Byte(uchar dat)
{uchar i;for(i = 0; i < 8; i++) //每次写1bit，写8次{TSCLK = 0;         //拉低时钟总线TIO = dat & 0x01;  //从一字节最低位开始写TSCLK = 1;         //拉高时钟总线，DS1302把数据读走dat >>= 1;        //数据右移一位 }
}
/*=================================================
*函数名称：DS1302_R_Byte
*函数功能：DS1302读一字节
*输出：dat：读取的数据
=================================================*/
uchar DS1302_R_Byte()
{uchar i, dat;for(i = 0; i < 8; i++)  //每次写1bit，写8次{TSCLK = 0;            //拉低时钟总线，DS1302把数据放到数据总线上dat >>= 1;           //数据右移一位，数据从最低位开始读 if(TIO)   dat |= 0x80;//读取数据TSCLK = 1;          //拉高时钟总线}return dat;                //返回读取的数据
}
/*=================================================
*函数名称：DS1302_W_DAT
*函数功能：写DS1302数据一次写2个字节
*说明：先写命令后写数据
*调用：DS1302_W_Byte()
*输入：cmd：需要写的命令 ，dat：需要些的数据
=================================================*/
void DS1302_W_DAT(uchar cmd, uchar dat)
{TRST = 0;          //拉低使能端TSCLK = 0;          //拉低数据总线TRST = 1;          //拉高使能端，开始写数据DS1302_W_Byte(cmd);     //写命令DS1302_W_Byte(dat);    //写数据
}
/*=================================================
*函数名称：DS1302_R_DAT
*函数功能：读DS1302数据
*说明：先写入命令字节后读出对应数据
*调用： DS1302_W_Byte();DS1302_R_Byte();
*输入： cmd：需要写的命令
*输出： dat：读出的数据
=================================================*/
uchar DS1302_R_DAT(uchar cmd)
{uchar dat;TRST = 0;               //拉低使能端TSCLK = 0;              //拉低数据总线TRST = 1;              //拉高使能端，开始写数据DS1302_W_Byte(cmd);     //写命令dat = DS1302_R_Byte();    //读出数据return dat;               //返回读出数据
}/*=================================================
*函数名称：DS1302_Clear_WP
*函数功能：清除DS1302写保护
*说明：先写入命令0x8e（写控制寄存器）接着向该寄存器写0
*调用：DS1302_W_DAT()
=================================================*/
void DS1302_Clear_WP()
{DS1302_W_DAT(0x8e,0x00);  //把控制寄存器WP位置0
}
/*=================================================
*函数名称：DS1302_Clear_WP
*函数功能：设置DS1302写保护
*说明：先写入命令0x8e（写控制寄存器）接着向该寄存器写0x80
*调用：DS1302_W_DAT()
=================================================*/
void DS1302_Set_WP()
{   DS1302_W_DAT(0x8e,0x80); //把控制寄存器WP位置1TRST = 0;                 //拉低使能端TSCLK = 0;              //拉低数据总线
}
/*=================================================
*函数名称：Set_DS1302_Time
*函数功能：设置DS1302时钟日历数据
*说明：把时钟日历暂存数组TimeData数据转换为BCD码并写入到DS1302时钟日历寄存器中
*调用：DS1302_Clear_WP();DS1302_W_DAT();DS1302_Set_WP();
*输入：addr:需要写入寄存器的地址 ，TimeData数组：时钟日历初始值
=================================================*/
void Set_DS1302_Time(uchar addr)
{uchar i, j;DS1302_Clear_WP();      //清除写保护for(i = 0; i < 7; i++) //写入7个字节的时钟初始值{j = TimeData[i]/10;  //BCD码转换TimeData[i] %= 10;     //BCD码转换TimeData[i] += j*16; //BCD码转换DS1302_W_DAT(addr, TimeData[i]); //先写DS1302时钟日历起始地址，再写数据addr += 2;  //时钟日历寄存器地址+2转向下一个寄存器}DS1302_Set_WP(); //开起写保护
}
/*=================================================
*函数名称：Read_DS1302_Time
*函数功能：读取DS1302时钟数据
*说明： 读取DS1302时钟数据 返回数据存入时钟日历暂存数组TimeData（数据格式BCD码）
*调用：DS1302_Clear_WP();DS1302_R_DAT();DS1302_Set_WP();
*输入： addr：需要读取时钟日历寄存器的起始地址
=================================================*/
void Read_DS1302_Time(uchar addr)
{uchar i;DS1302_Clear_WP();     //清楚些保护for(i = 0; i < 7; i++) //从DS1302读取7个字节的时钟日历数据{TimeData[i] = DS1302_R_DAT(addr);//先写入要读取数据的寄存器起始地址，再读出数据存入TimeData数组addr += 2;                         //时钟日历寄存器地址+2转向下一个寄存器}DS1302_Set_WP();   //开起写保护
} /*=================================================
*函数名称：Read_Busy
*函数功能：判断1602液晶忙，并等待
=================================================*/
void Read_Busy()
{uchar busy;LCD1602_DB = 0xff;//复位数据总线LCD1602_RS = 0;   //拉低RSLCD1602_RW = 1;      //拉高RW读do{LCD1602_EN = 1;//使能ENbusy = LCD1602_DB;//读回数据LCD1602_EN = 0;  //拉低使能以便于下一次产生上升沿}while(busy & 0x80); //判断状态字BIT7位是否为1，为1则表示忙，程序等待
}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Write_Cmd
*函数功能：写LCD1602命令
*调用：Read_Busy();
*输入：cmd:要写的命令
=================================================*/
void LCD1602_Write_Cmd(uchar cmd)
{Read_Busy();    //判断忙，忙则等待LCD1602_RS = 0;LCD1602_RW = 0;  //拉低RS、RW操作时序情况1602课件下中文使用说明基本操作时序章节LCD1602_DB = cmd;//写入命令LCD1602_EN = 1;     //拉高使能端 数据被传输到LCD1602内LCD1602_EN = 0;  //拉低使能以便于下一次产生上升沿
}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Write_Dat
*函数功能：写LCD1602数据
*调用：Read_Busy();
*输入：dat：需要写入的数据
=================================================*/
void LCD1602_Write_Dat(uchar dat)
{Read_Busy();LCD1602_RS = 1;LCD1602_RW = 0;LCD1602_DB = dat;LCD1602_EN = 1;LCD1602_EN = 0;
}
/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Dis_OneChar
*函数功能：在指定位置显示一个字符
*调用：LCD1602_Write_Cmd(); LCD1602_Write_Dat();
*输入：x：要显示的横坐标取值0-40，y：要显示的行坐标取值0-1（0为第一行,1为第二行）dat：需要显示的数据以ASCLL形式显示
=================================================*/
void LCD1602_Dis_OneChar(uchar x, uchar y,uchar dat)
{if(y)  x |= 0x40;x |= 0x80;LCD1602_Write_Cmd(x);LCD1602_Write_Dat(dat);
}//显示一个字节字符
void DisplayOneStr(uchar X,uchar Y,uchar DData)
{LCD1602_Dis_OneChar (X++,Y,DData/16 + '0');LCD1602_Dis_OneChar (X,Y,DData%16 + '0');
}/*=================================================
*函数名称：LCD1602_Dis_Str
*函数功能：在指定位置显示字符串
*调用：LCD1602_Write_Cmd(); LCD1602_Write_Dat();
*输入：x：要显示的横坐标取值0-40，y：要显示的行坐标取值0-1（0为第一行,1为第二行）*str：需要显示的字符串
=================================================*/
void LCD1602_Dis_Str(uchar x, uchar y, uchar *str)
{if(y) x |= 0x40;x |= 0x80;LCD1602_Write_Cmd(x);while(*str != '\0'){LCD1602_Write_Dat(*str++);}
}
/*=================================================
*函数名称：Init_LCD1602
*函数功能：1602初始化
*调用： LCD1602_Write_Cmd();
=================================================*/
void Init_LCD1602()
{LCD1602_Write_Cmd(0x38); //    设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口LCD1602_Write_Cmd(0x0c); //开显示LCD1602_Write_Cmd(0x06); //读写一字节后地址指针加1LCD1602_Write_Cmd(0x01); //清除显示
}void main()
{uchar TestStr[] = {"Date:"};uchar str[] = {"Time:"};Init_LCD1602();                         //1602初始化Set_DS1302_Time(DS1302_W_ADDR);         //写入时钟日历寄存器起始地址再设置时钟日历初始值LCD1602_Dis_Str(0, 0, &TestStr[0]);        //显示字符串LCD1602_Dis_Str(0, 1, &str[0]);          //显示字符串while(1){Read_DS1302_Time(DS1302_R_ADDR);        //先写入时钟日历寄存器起始地址再读出时钟日历写入到TimeData数组中DisplayOneStr (5,0,TimeData[6]);       //年LCD1602_Dis_OneChar (7,0,'-');         //-DisplayOneStr (8,0,TimeData[4]);         //月LCD1602_Dis_OneChar (10,0,'-');            //-DisplayOneStr (11,0,TimeData[3]);        //日LCD1602_Dis_OneChar (13,0,'-');            //-DisplayOneStr (14,0,TimeData[5]);        //星期DisplayOneStr (6,1,TimeData[2]);        //时LCD1602_Dis_OneChar (8,1,':');         //：DisplayOneStr (9,1,TimeData[1]);      //分LCD1602_Dis_OneChar (11,1,':');            //：DisplayOneStr (12,1,TimeData[0]);     //秒Delay_Ms(1000);                          //延时1秒}
}

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