單片機(jī)技術(shù)篇之I2C 總線日歷時(shí)鐘芯片 PCF8563介紹

PCF8563 是PHILIPS 公司推出的一款工業(yè)級(jí)內(nèi)含I2C 總線接口功能的具有極低功耗的多功能時(shí)鐘/日歷芯片。PCF8563 的多種報(bào)警功能、定時(shí)器功能、時(shí)鐘輸出功能以及中斷輸出功能能完成各種復(fù)雜的定時(shí)服務(wù)，甚至可為單片機(jī)提供看門(mén)狗功能。是一款性價(jià)比極高的時(shí)鐘芯片，它已被廣泛用于電表、水表、氣表、電話、傳真機(jī)、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563是低功耗的I2C總線器件，其內(nèi)部有定時(shí)器和報(bào)警器等資源，可以提供時(shí)、分、秒、月、日、年和星期等時(shí)間信息，被廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備中。本節(jié)將簡(jiǎn)要介紹PCF8563的引腳、內(nèi)部寄存器和通信協(xié)議。

PCF8563有16個(gè)8位寄存器，其中包括：可自動(dòng)增量的地址寄存器、內(nèi)置32.768kHz的振蕩器(帶有一個(gè)內(nèi)部集成電容)、分頻器(用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC提供源時(shí)鐘)、可編程時(shí)鐘輸出、定時(shí)器、報(bào)警器、掉電檢測(cè)器和400kHz的I2C總線接口。

1.PCF8563的引腳功能

PCF8563的引腳如圖6-14所示，其功能分別如下：

1)OSCI和OSCO分別是振蕩器的輸入和輸出引腳。

2)INT是中斷信號(hào)輸出引腳，低電平有效。

3)VDD和VSS分別是正電源引腳和接地引腳。

4)SDA和SCL分別是串行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳和串行時(shí)鐘信號(hào)引腳。

5)CLKOUT是時(shí)鐘信號(hào)輸出引腳。

2.PCF8563的內(nèi)部寄存器

PCF8563內(nèi)部有16個(gè)8位寄存器，每個(gè)寄存器都有地址，見(jiàn)表6-2。根據(jù)功能可以將這些寄存器分成三類：

1)控制寄存器，地址為01H~02H和0DH~0FH。

2)時(shí)鐘寄存器，地址為02H~08H，存放了時(shí)、分和秒等時(shí)鐘信息。

3)報(bào)警寄存器，地址為09H~0CH，用于設(shè)置報(bào)警時(shí)間。

單片機(jī)可以通過(guò)地址訪問(wèn)這些寄存器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)PCF8563的操作控制。

3.PCF8563的通信協(xié)議

PCF8563有三種通信協(xié)議，分別如圖6-15~圖6-17所示，下面分別簡(jiǎn)要介紹。

(1)主機(jī)發(fā)送、從機(jī)接收的協(xié)議

假設(shè)單片機(jī)是主機(jī)，PCF8563是從機(jī)。在圖6-15所示的協(xié)議中，主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)之后再發(fā)送1個(gè)字節(jié)，該字節(jié)的高7位是PCF8563的地址;最低位為0，表示主機(jī)將繼續(xù)向PCF8563發(fā)送數(shù)據(jù)。接下來(lái)，主機(jī)發(fā)送PCF8563內(nèi)部寄存器的地址，以確定存放接收數(shù)據(jù)的寄存器。之后，主機(jī)連續(xù)向PCF8563發(fā)送n個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。每接收1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，PCF8563內(nèi)部寄存器的地址將自動(dòng)加1。發(fā)送完畢后，主機(jī)發(fā)出停止信號(hào)，結(jié)束本次數(shù)據(jù)傳輸。

圖6-15 PCF8563協(xié)議之主機(jī)發(fā)送、從機(jī)接收

需要注意，PCF8563的地址格式如圖6-12所示。其中：地址高7位是固定的，即1010001，最低位為1和0分別表示單片機(jī)讀和寫(xiě)PCF8563，即：主機(jī)讀、寫(xiě)PCF8563的地址分別是0A3H和0A2H。另外，PCF8563沒(méi)有硬件地址定義引腳;對(duì)于有地址定義引腳的I2C器件，接收到器件地址后，需將該地址與地址定義引腳的狀態(tài)進(jìn)行比較，比較結(jié)果一致，才能進(jìn)行后續(xù)的通信操作。

(2)主機(jī)設(shè)置寄存器地址后再讀數(shù)

在圖6-16的協(xié)議中，主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)后再發(fā)1個(gè)字節(jié)，其中，高7位是PCF8563的地址;最低位是0，表示主機(jī)將繼續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)。接著，主機(jī)發(fā)送PCF8563內(nèi)部寄存器的地址，以確認(rèn)下一步讀取PCF8563的哪一個(gè)寄存器。之后，主機(jī)開(kāi)啟一個(gè)讀PCF8563的過(guò)程，主機(jī)首先發(fā)出啟動(dòng)信號(hào);然后發(fā)出一個(gè)字節(jié)，其中高7位是PCF8563的地址，最低位為1，表示接下來(lái)主機(jī)要讀PCF8563的數(shù)據(jù);之后主機(jī)開(kāi)始連續(xù)讀PCF8563發(fā)出的數(shù)據(jù)。

圖6-16 PCF8563協(xié)議之主機(jī)設(shè)置寄存器地址后再讀數(shù)據(jù)

需要注意，在由寫(xiě)操作切換到讀操作前，主機(jī)必須再次產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，并利用之后發(fā)出的第1個(gè)字節(jié)(其最低位為1，表示讀操作)將PCF8563設(shè)置為發(fā)送方。

(3)主機(jī)設(shè)置從機(jī)地址后立即讀數(shù)據(jù)

在圖6-17的協(xié)議中，主機(jī)產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)后再發(fā)送1個(gè)字節(jié)(該字節(jié)的最低位為1)，以將自身設(shè)置為數(shù)據(jù)接收方，接下來(lái)連續(xù)讀取PCF8563發(fā)送的數(shù)據(jù)。

圖6-17 PCF8563協(xié)議之主機(jī)設(shè)置從機(jī)地址后立即讀數(shù)據(jù)