3175.ARM——报时表及闹钟的设计实验

1、easy arm2131开发板实验报告实验名称：报时表及闹钟的设计实验 系 部：物理与机电工程学院 专业班级：07电子信息工程（2）班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 完成时间：2010年5月6日 报告成绩： 报时表及闹钟的设计实验（结合gpio、spi，万年历改装实验）一、 实验目的：1) 设计一个由万年历改装的报时表和闹钟2) 复习gpio、spi的7段数码显示管的工作原理和应用3) 了解和掌握实时时钟的工作原理及应用4) 学会综合以前所学的知识实现新的功能5) 更加熟悉easy-arm2138开发板的结构和使用方法二、 实验仪器：硬件：easy-arm实验开发板一套计算机一台（内装有a

2、ds1.2及easyjtag仿真器）软件：windows xp系统，ads1.2集成开发环境三、 实验原理：1. 概述:1) 实时时钟（rtc，real time clock）提供一套计数器在系统上电和关闭操作时对时间 进行测量，rtc消耗的功率非常低。 2) lpc2131的rtc时钟可由独立的32.768khz 振荡器或基于vpb时钟的可编程预分频器来提供。 3) 另外，rtc还具有专用的电源管脚vbat，可连接到电池或其它器件使用的相同的 3.3v 电压上。 4) 要使rtc中断能够唤醒掉电的cpu，必须选择外部时钟源。 2. rtc的特性：l 测量保持日历或时钟的时间通路； l 超低功

3、耗设计，支持电池供电系统； l 提供秒、分、小时、日、月、年和星期； l 指定的 32khz 振荡器或可编程 vpb 时钟预分频器； z l 专用电源管脚可与电池或 3.3v 的电压相连。3. rtc结构:rtc功能结构如图4.116 所示:4. 时间计数器：（1）时间计数器寄存器： 地址名称规格描述访问0xe0024020sec6秒值 该值的范围为 059r/w0xe0024024min6分值 该值的范围为 059r/w0xe0024028hour5小时值 该值的范围为 023r/w0xe002402cdom5日期（月）值该值的范围为128,29,30 ,31r/w0xe0024030dow

4、3星期值 该值的范围为 06r/w0xe0024034doy9日期（年）值 该值的范围为 1365r/w0xe0024038month4月值 该值的范围为 112r/w0xe002403cyear12年值 该值的范围为 04095r/w（2）时间计数器的关系和值：计数器规格使能最小值最大值秒6clk1（图4.116）059分6秒059小时5分023日期（月）5小时128, 29, 30 或 31星期3小时06日期（年）9小时1365 或 366（闰年）月4日期（月）112年12月或日期（年）040955. 预分频器：预分频器允许从任何频率高于65.536khz（232.768khz）的外设时钟

5、源产生一个32.768khz 的基准时钟。这样，不管外设时钟的频率为多少rtc总是以正确的速率运行。预分频器通过一个包含整数和小数部分的值对外设时钟(pclk)进行分频。这样就产生了一个不是恒定频率的连续输出，有些时钟周期比其它周期多1个pclk周期，但是每秒钟的计数总数总是32768。 基准时钟分频器包含一个13位整数计数器和一个15位小数计数器。使用该规格的原因如下： 1) 对于 lpc2131 所支持的频率，13位整数计数器是必要的。可以这样进行计算：频率160mh除以32768再减去1等于4881，余数为 26,624。保存4881需要13个位。13位实际所能支持的高频率为268.4m

6、hz（327688192）2) 余数的大值为 32767，需要 15 位来保存。6. rtc中断：中断的产生由中断位置寄存器(ilr)、计数器递增中断寄存器(ciir)、报警寄存器和报警 屏蔽寄存器(amr) 控制，只有转换到中断状态才能产生中断。ilr 单独使能ciir和amr中断（ilr 寄存器实际是一个中断标志寄存器）。 ciir中的每个位都对应一个时间计数器，如果ciir使能用于一个特定的计数器，那么该 计数器的值每增加一次就产生一个中断，如图4.118所示。报警寄存器允许用户设定产生中断的日期或时间。amr提供一个屏蔽报警比较的机制，如果所有非屏蔽报警寄存器与它们对应的时间计数器的值

7、相匹配时，则会产生中断，如 图4.119 所示。如果 rtc 使用独立的外部振荡器，rtc 中断可使 lpc2131 退出掉电模式。当 rtc 中 断唤醒使能并且所选中断事件出现时，将启动 xtal 1/2 管脚相关的振荡器，经过一定周期 后，cpu 被唤醒。7. 基本操作:lpc2131 的实时时钟，可用来进行定时报警，日期及时分秒计时等等。rtc 具有独立的电源和时钟源，电源消耗很低，特别适合于电池供电，cpu不连续工作（掉电模式）的系统。通过设置中断唤醒寄存器（intwake），rtc中断还能将cpu从掉电模式下唤醒。设置时钟控制寄存器（ccr）可以选择rtc的计数时钟，由独立的 32.

8、769khz 振荡器提供或将 fpclk 进行分频得到。当使用fpclk作为时钟源时，它的基准时钟分频器允许调节任何频率高于 65.536khz的外设时钟源产生一个32.768khz的基准时钟，实现准确计时操作。如图4.120 所示，实时时钟ctc计数器的时钟源使用由pclk通过基准时钟分频器 (preint、prefrac)调整出的32768hz时钟信号，或者直接使用独立的外部32.768khz振荡器产生的时钟信号。ctc是一个15位的计数器，它位于秒计数器之前，ctc每秒计数 32768个时钟；当有ctc秒进位时，完整时间ctme02、rtc时间寄存器(如sec、min等)将会更新；rtc

9、中断有两种，一种是增量中断，由ciir进行控制，另一种为报警中断，由amr寄存器和各报警时间寄存器控制，如alsec、almin等；报警位置寄存器ilr用来产生相应的中断标志；rtc时钟控制寄存器ccr用于使能实时时钟，ctc复位控制等。 其中，日期寄存器(表示“日”)有两个，分别为doy和dom，doy表示为一年中的 第几日，值为1365(闰年为 366)；而dom则为一月中的第几日，值为128/29/30/31，一般日期计数使用dom 即可。rtc 基本操作方法： l 选择时钟源(ccr 寄存器)； l 设置 rtc 基准时钟分频器(preint、prefrac)（根据上一步选择执行此步操

10、作）； z l 初始化 rtc 时钟值，如 year、month、dom 等； l 报警中断设置，如 ciir、amr 等； l 启动 rtc，即 ccr 的 clken 位置位； l 读取完整时间寄存器值，或等待中断。四、 实验程序流程图：开始选择引脚连接spi；设置连接串口0； p0.7、p1.18、p21:16 选择连接gpio；设置p0.7、p1.18为输出状态，p21:16 为输入状态spi，串口0初始化rtc初始化增量中断标志置位?清除rtc中断读取时钟，送到上位机显示key1按下？key2按下？key3按下？key4按下？key5按下？key6按下？月份大于12？设置基准时钟；

11、设置年、月、日、星期、时、分、秒；设置秒增量产生中断； 启动rtc否否否否否否月份自增month+日期大于30？小时大于23？星期大于7？分钟大于59？month=1dom=1dow=1hour=0min=0是是是是是日期自增dom+星期自增dow+小时自增hour+分钟自增min+年份自增1year+否否否否否a是否min=59？& sec=59?aled1灯闪烁；蜂鸣器鸣叫10声；数码管显示10s倒计时led1灯熄灭；蜂鸣器停止鸣叫；数码管熄灭7点闹钟报警； led2灯亮；蜂鸣器鸣叫；数码管显示7led2灯熄灭；蜂鸣器停止鸣叫；数码管熄灭min & sec=0?&hour=7？是否是否五、

12、 实验内容：结合gpio、spi，用实时时钟实现报时和闹钟的功能。六、 实验步骤：1) 按照开发板说明连接计算机，打开ads1.2和h-jtag软件给开发板上电调试。2) 观察实验现象，看看蜂鸣器是否鸣叫，程序是否正常运作。3) 适当调节定时器的定时时间，观察程序运行现象。4) 修改程序，观察程序运行后，是否符合预计程序的功能。七、 程序：1.程序说明:本程序是结合了gpio、spi和实时时钟设计的一个由万年历改装的报时表和闹钟。2.实验程序（表格内和字体加粗部分为增加修改的程序）:#include config.h#define hc595_cs (1 29) / p0.29口为74hc59

13、5的片选#define beep 1 7 / p0.7控制蜂鸣器，低电平蜂鸣const uint32 leds8 = (0xff 18);/ p125:18控制led8led1，低电平点亮const uint32 key1 = 1 16; / p0.16连接key1const uint32 key2 = 1 17;const uint32 key3 = 1 18;const uint32 key4 = 1 19;const uint32 key5 = 1 20;const uint32 key6 = 1 21;uint8 rcv_data;/* 函数名称：mspi_init()* 函数功能：初

14、始化spi接口，设置为主机。* 入口参数：无* 出口参数：无*/void mspi_init(void) /pinsel0 = (pinsel0 & 0xffff00ff) | 0x00005500;pinsel0 = (pinsel0 & (0xff 8) | (0x55 8) ; spccr = 0x52; / 设置spi时钟分频 spcr = (0 3) |/ cpha = 0, 数据在sck 的第一个时钟沿采样 (1 4) |/ cpol = 1, sck 为低有效 (1 5) |/ mstr = 1, spi 处于主模式 (0 6) |/ lsbf = 0, spi 数据传输msb

15、(位7)在先 (0 0; dly-)for (i=0; i 115200)return (0);if (set.datab 8)return (0);if (0 = set.stopb) | (set.stopb 2) return (0);if (set.parity 4)return (0);/ 设置串口波特率u0lcr = 0x80;/ dlab=1bak = (fpclk 4) / baud;u0dlm = bak 8;u0dll = bak & 0xff;/ 设置串口模式bak = set.datab - 5;if (2 = set.stopb)bak |= 0x04;if (0 !

16、= set.parity)set.parity = set.parity - 1;bak |= 0x08;bak |= set.parity 16) & 0xfff; / 获取 年pc_dispchar(0, showtablebak / 1000);bak = bak % 1000;pc_dispchar(1, showtablebak / 100);bak = bak % 100;pc_dispchar(2, showtablebak / 10);pc_dispchar(3, showtablebak % 10);bak = (datas 8) & 0x0f; / 获取 月pc_dispc

17、har(4, showtablebak / 10);pc_dispchar(5, showtablebak % 10);bak = datas & 0x1f; / 获取 日pc_dispchar(6, showtablebak / 10);pc_dispchar(7, showtablebak % 10);bak = (times 24) & 0x07; / 获取 星期pc_dispchar(8, showtablebak);bak = (times 16) & 0x1f; / 获取 小时pc_dispchar(9, showtablebak / 10);pc_dispchar(10, sho

18、wtablebak % 10);bak = (times 8) & 0x3f; / 获取 分钟pc_dispchar(11, showtablebak / 10);pc_dispchar(12, showtablebak % 10);bak = times & 0x3f; / 获取 秒钟pc_dispchar(13, showtablebak / 10);pc_dispchar(14, showtablebak % 10);/* 函数名称 ：rtcinit()* 函数功能 ：初始化实时时钟* 入口参数 ：无* 出口参数 ：无*/void rtcinit (void)preint = fpclk

19、 / 32768 - 1; / 设置基准时钟分频器prefrac = fpclk - (fpclk / 32768) * 32768;ccr = 0x00; / 禁止时间计数器year = 2005;month = 01;dom = 10;dow = 4;hour = 8;min = 30;sec = 59;ciir = 0x01; / 设置秒值的增量产生1次中断ccr = 0x01; / 启动rtc/* 函数名称 ：main()* 函数功能 ：读取实时时钟的值，通过串口发送出去。*/int main (void)pinsel0 = (pinsel0 & (0xff 8) | (0x55 8)

20、 ;/ 设置spi管脚连接 pinsel1 = 0x00000000; io0dir = hc595_cs| beep;/ 从机片选 io0set = beep; mspi_init(); io0dir = beep; pinsel2 = pinsel2 & (0x08);/ p125:16连接gpioio1dir = leds8;/ leds8控制口 uartmode uart0_set;pinsel0 = 0x00000005;/ 连接io到uart0uart0_set.datab = 8;uart0_set.stopb = 1;uart0_set.parity = 0;uart0_ini

21、t(115200, uart0_set);u0fcr = 0x01;/ fifo使能rtcinit();while (1)while (0 = (ilr & 0x01);/ 等待rtc增量中断if(io0pin & key1)=0) year+; /调节年if(io0pin & key2)=0) if(month12) month+; /调节月 else month=1; sendtimertc( )if(io0pin & key3)=0) if(dom30) dom+; /调节日 else dom=1; sendtimertc( )if(io0pin & key4)=0) if(dow7)

22、dow+; /调节星期 else dow=1; sendtimertc( )if(io0pin & key5)=0) if(hour23) hour+; /调节小时 else hour=0; sendtimertc( )if(io0pin & key6)=0) if(min10;i-) rcv_data = mspi_senddata(disp_tabi);/ 发送显示数据else io0set=beep; io1set=led1;rcv_data = mspi_senddata(disp_tab11);/ 发送显示数据if(min=0&sec=0&hour=7)io0clr=beep;io1clr=led2;rcv_data = mspi_senddata(disp_tab8);/ 发送显示数据else io0set=beep; io1set=led2;rcv_data = mspi_senddata(disp_tab11);/ 发送显示数据while (0 = (ilr & 0x01);/ 等待rtc增量中断