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外观

DS1307RTC时钟模块 ​

DS1307是I2C实时时钟芯片(RTC)，它是一款低功耗，具有56字节非失性RAM的全BCD码时钟日历实时时钟芯片，地址和数据通过两线双向的串行总线的传输，芯片可以提供秒，分，小时等信息，每一个月的天数能自动调整。并且有闰年补偿功能。AM/PM 标志位决定时钟工作于24小时或12小时模式，芯片有一个内置的电源感应电路，具有掉电检测和电池切换功能。

模块来源 ​

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-24706531953.10.2b4a6a4bH7IysA&id=522553351753
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1BcLbfV5bCjKdAS4PL3BRnA
提取码：6uq7

规格参数 ​

工作电压：4.5-5.5V
工作电流：1.5mA
模块尺寸：27mm28mm8.4mm
控制方式：IIC
实际使用管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

说明：带电池，具有掉电检测和电池切换功能

查看资料 ​

原理图说明

  • 模块上带有两个芯片，分别是DS1307时钟芯片和AT24C32数据存储芯片，两者都是使用IIC通信，虽然使用的是同一个接口，但是其器件地址不同，因此可以同时操作。
  • 模块上带有一个DS18B20数字温度传感器的接口，在模块上引出的DS引脚就是温度传感器的数据输出引脚，但是模块上并没有温度传感器，需要自行安装。
  • 模块上的SQ引脚是是DS1307的方波输出引脚，通过内部寄存器控制，可以输出四个方波频率(1Hz, 4kHz, 8kHz, 32kHz)之一。需要注意的是 SQ引脚是开漏输出，需要一个外部上拉电阻。

相关读写步骤说明
我们主要实现的是时间的读取和时间的设置。关于IIC原理，这里不再进行说明，请自行查阅。
读时序：发送IIC起始信号->发送器件地址+0->等待模块应答->应答后发送寄存器地址->等待模块应答->应答后重新发送起始信号->发送器件地址+1->等待模块应答->读取数据->读取完毕主机发送非应答信号->发送IIC停止信号。

写时序：发送IIC起始信号->发送器件地址+0->等待模块应答->应答后发送寄存器地址->等待模块应答->应答后发送数据->发送完毕等待模块应答->发送IIC停止信号。

相关寄存器说明
通过读取适当的寄存器字节来获得时间和日历信息。下图显示了RTC寄存器。时间和日历通过写入适当的寄存器字节来设置或初始化。时间寄存器和日历寄存器的内容采用BCD格式。与星期几对应的值是用户自定义的，但必须是连续的(例如，如果1等于星期日，那么2等于星期一，等等)。不合逻辑的时间和日期条目将导致未定义的操作。寄存器00h的第7位(BIT 7)是时钟停止(CH)位。当这个位被设置为1时，振荡器被禁用。当清除到0时，振荡器被启用。

第一次给设备上电时，时间和日期寄存器通常重置为01/01/00 01 00:00:00 (MM/DD/YY DOW HH:MM:SS)。秒寄存器中的CH位将被设置为1。当不需要计时功能时，可以暂停时钟(给CH置1)，从而最小化输出电流。

示例：

c
//add写入寄存器地址    dat写入数据
uint8_t Write1307(uint8_t add,
                  uint8_t dat)
{
    unsigned char temp;

    /* 10进制转BCD码 */
    temp=dat/10;
    temp<<=4;
    temp=dat%10+temp;

    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create();
    int err=0;
    i2c_master_start(cmd);

    err = i2c_master_write_byte(cmd, 0xD0, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_write_byte(cmd, add, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_write_byte(cmd, temp, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_stop(cmd);
    i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_1, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    i2c_cmd_link_delete(cmd);

    return (0);
}
Write1307(0x00,0);    //设置秒
Write1307(0x01,57);   //设置分
Write1307(0x02,13);   //设置时
Write1307(0x03,5);    //设置周
Write1307(0x04,7);    //设置日
Write1307(0x05,4);    //设置月
Write1307(0x06,23);   //设置年

移植过程 ​

引脚选择 ​

移植至工程 ​

我们的目标是将例程移植至ESP32-S3开发板上。已经为大家提供了完整的驱动代码，按照以下步骤，即可完成移植。

具体新建文件夹和新建c和h文件在 【DHT11温湿度传感器】章节中的1.4.2小节中有详细的教学，这里就不再多说了。

只不过这里我们将文件名 bsp_dht11.c 和 bsp_dht11.h 换成 bsp_ds1307.c 和 bsp_ds1307.h，文件夹名字改为DS1307。

代码写入 ​

在文件bsp_ds1307.c中，编写如下代码。

c
/*
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 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-01-12     LCKFB-lp    first version
 */

#include "bsp_ds1307.h"
#include "stdio.h"
#include "sys/unistd.h"

//时间数据结构体
_time_struct_ RTC_Time = {0};

static void delay_ms(unsigned int ms)
{
    vTaskDelay(ms / portTICK_PERIOD_MS);
}
static void delay_us(unsigned int us)
{
    ets_delay_us(us);
}
static void delay_1ms(unsigned int ms)
{
    vTaskDelay(ms / portTICK_PERIOD_MS);
}
static void delay_1us(unsigned int us)
{
    ets_delay_us(us);

}

#define ACK_CHECK_EN 0x1                /*!< I2C master will check ack from slave*/

#define I2C_MASTER_TX_BUF_DISABLE   0   /*!< I2C master do not need buffer */
#define I2C_MASTER_RX_BUF_DISABLE   0   /*!< I2C master do not need buffer */
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS1307_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：对IIC引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void DS1307_GPIO_Init(void)
{
    int i2c_master_port = I2C_NUM_1;//I2C_NUMBER(CONFIG_I2C_SLAVE_PORT_NUM);
    i2c_config_t conf = {
        .mode = I2C_MODE_MASTER,
        .sda_io_num = GPIO_SDA,
        .sda_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
        .scl_io_num = GPIO_SCL,
        .scl_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
        .master.clk_speed = 100000,
        // .clk_flags = 0,          /*!< Optional, you can use I2C_SCLK_SRC_FLAG_* flags to choose i2c source clock here. */
    };
    esp_err_t err = i2c_param_config(i2c_master_port, &conf);

    //注册I2C服务即使能
    i2c_driver_install(I2C_NUM_1, conf.mode, I2C_MASTER_RX_BUF_DISABLE, I2C_MASTER_TX_BUF_DISABLE, 0);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Write1307
 * 函 数 说 明：向DS1307的add地址写入dat数据
 * 函 数 形 参：add写入寄存器地址    dat写入数据
 * 函 数 返 回：0写入成功    1写入器件地址无应答      2写入寄存器地址无应答
 * 作       者：LC
 * 备       注：器件地址=0xD0
******************************************************************/
unsigned char Write1307(unsigned char add,unsigned char dat)
{
    unsigned char temp;

    /* 10进制转BCD码 */
    temp=dat/10;
    temp<<=4;
    temp=dat%10+temp;

    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create();
    int err=0;
    i2c_master_start(cmd);

    err = i2c_master_write_byte(cmd, 0xD0, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_write_byte(cmd, add, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_write_byte(cmd, temp, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_stop(cmd);
    i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_1, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    i2c_cmd_link_delete(cmd);

    return (0);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Read1307
 * 函 数 说 明：读取DS1307的时间数据
 * 函 数 形 参：add读取的寄存器地址
 * 函 数 返 回：255-读取失败  其他-读取成功
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char Read1307(unsigned char add)
{
    int i =0;
    unsigned char temp;
    unsigned char dat;

    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create();
    i2c_master_start(cmd);
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xD0, ACK_CHECK_EN);
    i2c_master_write_byte(cmd, add, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_start(cmd);
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xD1, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_read_byte(cmd, &dat, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_stop(cmd);
    esp_err_t ret = i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_1, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    i2c_cmd_link_delete(cmd);

    /* BCD码转19进制 */
    temp=dat/16;
    dat=dat%16;
    dat=dat+temp*10;

    return(dat);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：get_RTC_time
 * 函 数 说 明：获取DS1307的时间
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Get_RTC_Time(void)
{
    RTC_Time.sec     = Read1307(0x00);
    RTC_Time.min     = Read1307(0x01);
    RTC_Time.hour    = Read1307(0x02);
    RTC_Time.week    = Read1307(0x03);
    RTC_Time.date    = Read1307(0x04);
    RTC_Time.month   = Read1307(0x05);
    RTC_Time.year    = Read1307(0x06);
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：set_RTC_time
 * 函 数 说 明：设置RTC时间
 * 函 数 形 参：year=年份      范围00-99(年数后两位)
 *              month=月份     范围01-12
 *              date=日期      范围01-31
 *              week=星期      范围01-07
 *              hour=小时      范围01-12 or 00-23
 *              min =分钟      范围00-59
 *              sec =秒数      范围00-59
 * 函 数 返 回：
 * 作       者：LC
 * 备       注：例如设置时间  2023-4-7 - 星期5 -13:57:00
 *              set_RTC_time(23, 4, 7, 5, 13，57, 0)
******************************************************************/
void Set_RTC_Time(uint8_t year,uint8_t month,uint8_t date,uint8_t week,uint8_t hour,uint8_t min,uint8_t sec)
{
    Write1307(0x00,sec);    //设置秒
    Write1307(0x01,min);    //设置分
    Write1307(0x02,hour);   //设置时
    Write1307(0x03,week);   //设置周
    Write1307(0x04,date);   //设置日
    Write1307(0x05,month);  //设置月
    Write1307(0x06,year);   //设置年
}

/*******************************************************************************
 * 函数名：AT24CXX_ReadByte
 * 描述  ：从串行EEPROM指定地址处开始读取一个字节数据
 * 输入  ：_usAddress地址
 * 输出  ：读取的数据dat
 * 调用  ：
 * 备注  ：
 *******************************************************************************/
uint8_t AT24CXX_ReadByte(uint16_t addr)
{
    uint8_t u8Data = 0;
    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create();

    i2c_master_start(cmd);//起始信号
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xA0 | 0, ACK_CHECK_EN);//器件寻址+读/写选择
    i2c_master_write_byte(cmd, (uint8_t)((addr >> 8) & 0xFF), ACK_CHECK_EN);
    i2c_master_write_byte(cmd, (uint8_t)(addr & 0xFF), ACK_CHECK_EN);
    i2c_master_start(cmd);//起始信号
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xA0 | 1, ACK_CHECK_EN);//器件寻址+读

    i2c_master_read_byte(cmd, &u8Data, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_stop(cmd);
    esp_err_t ret = i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_1, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    i2c_cmd_link_delete(cmd);

    return u8Data;
}

/*******************************************************************************
 * 函数名：AT24CXX_WriteByte
 * 描述  ：从串行EEPROM指定地址处开始写入一个字节数据
 * 输入  ：addr地址,data数据
 * 输出  ：void
 * 调用  ：
 * 备注  ：
 *******************************************************************************/
void AT24CXX_WriteByte(uint16_t addr,uint8_t data)
{
    i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create();
    int err=0;

    i2c_master_start(cmd);
    i2c_master_write_byte(cmd, 0xA0 | 0, ACK_CHECK_EN);//器件寻址+读/写选择
    i2c_master_write_byte(cmd, (uint8_t)((addr >> 8) & 0xFF), ACK_CHECK_EN);
    i2c_master_write_byte(cmd, (uint8_t)(addr & 0xFF), ACK_CHECK_EN);
    i2c_master_write_byte(cmd, data, ACK_CHECK_EN);

    i2c_master_stop(cmd);
    i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_1, cmd, 1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    i2c_cmd_link_delete(cmd);
}

在文件bsp_ds1307.h中，编写如下代码。

c
/*
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 */
#ifndef _BSP_DS1307_H_
#define _BSP_DS1307_H_

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_log.h"
#include "freertos/queue.h"
#include <inttypes.h>
#include "sdkconfig.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_log.h"
#include "rom/ets_sys.h"
#include "esp_system.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "driver/i2c.h"
#include "sdkconfig.h"

#define GPIO_SCL    7
#define GPIO_SDA    8

typedef struct _RTC_TIME_STRUCT_ {
    unsigned char sec;
    unsigned char min;
    unsigned char hour;
    unsigned char week;
    unsigned char date;
    unsigned char month;
    unsigned char year;
}_time_struct_;

extern _time_struct_ RTC_Time;

void DS1307_GPIO_Init(void);//引脚初始化
unsigned char Write1307(unsigned char add,unsigned char dat);//写入一个字节
unsigned char Read1307(unsigned char add);//读取一个字节
void Set_RTC_Time(uint8_t year,uint8_t month,uint8_t date,uint8_t week,uint8_t hour,uint8_t min,uint8_t sec);//设置初始时间
void Get_RTC_Time(void);//获取RTC时间

uint8_t AT24CXX_ReadByte(uint16_t addr);
void AT24CXX_WriteByte(uint16_t addr,uint8_t data);

#endif

移植验证 ​

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

c
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 */
#include <stdio.h>
#include "bsp_ds1307.h"
#include "string.h"
#include "esp_private/esp_task_wdt.h"
#include "esp_private/esp_task_wdt_impl.h"

int app_main(void)
{
        esp_task_wdt_deinit();
        DS1307_GPIO_Init();

        /*
           我们上电之后会对AT24C32数据存储芯片内0x10的地址进行读取。
           如果读出的数据是0x77，那就说明我们进行过时间设定了，反之则没有设定，执行设定程序。
        */
        if( AT24CXX_ReadByte(0x10) != 0x77)
        {
                AT24CXX_WriteByte(0x10,0x77);
                Set_RTC_Time(24, 1, 12, 5, 15, 36, 0);  //第一次上电设置时间才使用
                vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
        }

        printf("RTC Demo Start....\r\n");

        while(1)
        {
                Get_RTC_Time();//获取时间
                printf("%d-%d-%d-星期%d\r\n", RTC_Time.year,RTC_Time.month,RTC_Time.date,RTC_Time.week);
                printf("%d:%d:%d\r\n",RTC_Time.hour,RTC_Time.min,RTC_Time.sec);

                vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
        }

}

上电现象：

开发板断开连接，再次连接之后发现时间不连续，说明在开发板断开连接的时候RTC还在计数。

驱动代码：

文件下载

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📌 在 资料下载中心->模块移植资料下载 里面的该章节压缩包中。

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