01分析

前文對ds1337的功能做了詳細講解，FPGA控制不需要使用中斷功能，并且默認晶體振蕩器處于工作狀態。所以在ds1337處于工作狀態后，先對日歷相關寄存器進行初始化，然后每隔一段時間讀取日歷寄存器的數據，通過ILA抓取初始化和讀出的數據，查看ds1337芯片是否正常工作，最后把分秒的時間通過兩個數碼管顯示。

ds1337芯片的原理圖如下所示，通過I2C總線進行通信。

圖1 ds1337原理圖

4位數碼管采用兩片74hc595芯片進行驅動，該芯片的驅動數碼管的原理可以在前面的一篇文章中查看。

圖2 數碼管原理圖

頂層模塊的框圖如下所示，包含一個ds1337的讀寫控制模塊ds1337_drive，I2C接口驅動模塊iic_drive，另外兩個模塊用于驅動數碼管顯示分和秒的數據。

此處I2C采用連續地址讀寫方式，由于只需要對日歷寄存器進行讀寫，所以只需要讀寫前七個寄存器的數據即可。上電后對連續的7個地址數據進行初始化，然后每隔500ms讀取一次前面七個寄存器的數據。

由于前面設計I2C驅動模塊時，對于多字節數據，會先發高位，所以秒寄存器的數據會在高字節，年寄存器的數據會在最低的字節中。后面數碼管顯示秒和分的數據，也是對讀取的高兩個字節的數據進行顯示。

圖3 頂層框圖

其實上述框圖中I2C的驅動模塊，數碼管的驅動模塊在前文都已經提供且詳細講解了，本文只是調用這些通用模塊，根據原理圖稍作修改即可。這些模塊的代碼本文就不講解了，需要了解的可查看前文，需要代碼的可以在工程中進行查看。

ds1337讀寫控制模塊也很簡單，只需要上電后先對ds1337進行初始化，初始化具體數值采用參數化設置。然后在I2C驅動模塊空閑500ms后讀取日歷寄存器的數據。對應代碼如下所示：

02上板調試

由于此處并沒有ds1337芯片的仿真模型，可以使用eeprom的I2C仿真模型替代。由于是多字節讀寫，前文eeprom的仿真模型對多字節數據的仿真也不支持，所以本文就不對工程進行仿真，直接使用ILA在線調試工具抓取I2C讀寫時序，來判斷ds1337是否讀寫成功。

說到這里，其實對于ILA使用不熟練的同學，可以觀察一下我對ILA的例化，頂層的ILA就可以抓取所有底層模塊中的信號，并且不需要把底層模塊信號從端口引出，就是利用”.”這個符號實現的。

由于ds1337的寄存器中的數據采用BCD碼進行編碼，則ILA抓取的數據使用十六進制進行顯示，可以直接認為是對應的十進制數據。

頂層初始化設置的ds1337初始時間為2年3月15日星期天11時37分42秒，使用ILA抓取初始化波形如下所示：

圖4 抓取初始化時序

將初始化的開始信號放大，結果如下圖所示，需要初始化的數據為56’h42371100150302，表示2年3月15日星期天11時37分42秒，由于先寫高位數據，所以秒在高字節，年在低字節數據。

圖5 放大初始化數據

I2C初始化寫時序如下圖所示，黃色信號表示I2C雙向數據信號，紅色信號表示I2C的時鐘信號，而天藍色表示該模塊的I2C數據輸出，紫紅色信號表示I2C的數據輸出使能信號，低電平表示從機應答，高電平表示主機輸出信號。

首先輸出起始位之后，輸出器件地址，然后再輸出寄存器地址0，之后就寫入7字節的數據，數據寫完之后發送停止位，初始化寫入完成。

圖6 I2C寫時序放大

ds1337初始化之后，就會按每秒計時運行，然后抓取讀ds1337芯片日歷寄存器的波形，結果如下所示。粉色信號就是抓取的I2C讀取信號rdata，抓取的數據為56’h57371100150302，表示2年3月15日星期天11時37分57秒，由于經過了一段時間，所以讀取的數據相對初始值已經過了幾秒了。

圖7 I2C讀時序

就不對時序進行分析了，前文讀寫eeprom的時候已經對I2C時序進行了詳細分析，在經過一段時間，抓取讀取時序如下所示，讀取的數據為56’h113811001503 02，表示2年3月15日星期天11時38分11秒。

圖8 I2C讀時序

最后數碼管的顯示如下所示，初始化的時為37分42秒，之后就一直運行。

本文工程就是對ds1337的功能做了驗證，也是對I2C模塊的連續讀寫能力再次進行測試，功能均正常。