周立功教授新書《面向AMetal框架與接口的編程（上）》，對AMetal框架進行了詳細介紹，通過閱讀這本書，你可以學到高度復用的軟件設計原則和面向接口編程的開發思想，聚焦自己的“核心域”，改變自己的編程思維，實現企業和個人的共同進步。經周立功教授授權，即日起，致遠電子公眾號將對該書內容進行連載，愿共勉之。

第六章為重用外設驅動代碼，本文內容包含6.3 RTC 實時時鐘中的后兩個小節：

6.3.6 RX8025T

6.3.7 DS1302

6.3 RTC 實時時鐘

>>> 6.3.6 RX8025T

在MicroPort 系列擴展模塊中，除主芯片為PCF85063 的RTC 模塊外，還有RX8025T模塊和DS1302 模塊，它們都是RTC 擴展模塊，其主要區別詳見表6.14。

表6.14 RTC 芯片對比

表中，“√”表示對應器件支持該功能，“×”表示對應器件不支持該功能。

1． 器件簡介

RX8025T 是一款內置高穩定度的32.768KHz 的 DTCXO（數字溫度補償晶體振蕩器）的I²C總線接口方式的實時時鐘芯片，它提供了時間日期的設置與獲取、鬧鐘中斷、時間更新中斷、固定周期中斷、溫度補償等功能。所有地址和數據通過I²C總線來傳輸，最大總線速率可達到400kbps。

RX8025T 引腳封裝詳見圖6.6，其中的SCL 和SDA 為I²C接口引腳，VDD 和VSS 分別為電源和地；CLKOUT 為時鐘輸出引腳，可用于輸出時鐘信號；T1(CE)、TEST、T2(Vpp)引腳僅供廠家測試使用，NC 為無需連接的引腳，實際使用時，這些引腳直接懸空即可；INT 為中斷引腳，主要用于鬧鐘等功能；CLK_EN 為時鐘輸出使能引腳， 用于控制CLKOUT 時鐘的輸出。

圖6.6 RX8025T 引腳定義

RX8025T 的7 位I²C從機地址為0x32，模塊原理圖詳見圖6.7。若將MicroPort-RX8025T模塊通過MicroPort 接口與AM824-Core 相連，則SCL 和SDA 分別與PIO0_16 和PIO0_18連接，INT 引腳與PIO0_1 連接，FOE 與PIO0_10 連接。

圖6.7 RX8025T 模塊電路

2． 器件初始化

在使用RX8025T 前，必須完成RX8025T 的初始化操作，以獲取對應的操作句柄，進而才能使用RX8025T 的各種功能，初始化函數（am_rx8025t.h）的原型為：

該函數意在獲取RX8025T 器件的實例句柄，其中，p_dev 為指向am_rx8025t_dev_t 類型實例的指針，p_devinfo 為指向am_rx8025t_devinfo_t 類型的實例信息的指針。

（1）實例

定義am_rx8025t_dev_t 類型（am_rx8025t.h）實例如下：

其中，g_rx8025t_dev 為用戶自定義的實例，其地址作為p_dev 的實參傳遞。

（2）實例信息

實例信息主要描述了具體器件的固有信息，即RX8025T 的CLK_EN、INT 引腳與微處理器引腳的連接信息。其類型am_rx8025t_devinfo_t 的定義（am_rx8025t.h）如下：

當MicroPort-RX8025T 模塊通過MicroPort 接口與AM824-Core 相連時， INT和CLK_EN和分別與PIO0_1 和PIO0_10 連接。其實例信息定義如下：

其中，g_rx8025t_devinfo 為用戶自定義的實例信息，其地址作為p_devinfo 的實參傳遞。

（3）I²C句柄i2c_handle

以I²C1 為例，其實例初始化函數am_lpc82x_i2c1_inst_init ()的返回值將作為實參傳遞給i2c_handle。即：

（4）實例句柄

RX8025T 初始化函數am_rx8025t_init ()的返回值，作為實參傳遞給其它功能接口函數的第一個參數（handle）。am_rx8025t_handle_t 類型的定義（am_rx8025t.h）如下：

若返回值為NULL，說明初始化失敗；若返回值不為NULL，說明返回值handle 有效。

基于模塊化編程思想，將初始化相關的實例、實例信息等的定義存放到對應的配置文件中，通過頭文件引出實例初始化函數接口，源文件和頭文件的程序范例分別詳見程序清單6.39 和程序清單6.40。

程序清單6.71 實例初始化函數實現（am_hwconf_rx8025t.c）

程序清單6.72 實例初始化函數聲明（am_hwconf_rx8025t.h）

后續只需要使用無參數的實例初始化函數，即可獲取到RX8025T 的實例句柄。即：

3． 使用RTC 功能

使用RTC 功能即使用RTC 通用接口操作RX8025T 進行時間的設置和獲取，在使用RTC通用接口前，需要獲取一個am_rtc_handle_t 類型的RTC 句柄。RX8025T 的驅動提供了相應的接口用于獲取RX8025T 的RTC 句柄，以便用戶通過RTC 通用接口操作RX8025T，其函數原型為：

該函數意在獲取RTC 句柄，其中，RX8025T 實例的句柄（rx8025t_handle）作為實參傳遞給handle，p_rtc 為指向am_rtc_serv_t 類型實例的指針，無實例信息。定義am_rtc_serv_t類型（am_rtc.h）實例如下

其中，g_rx8025t_rtc 為用戶自定義的實例，其地址作為p_rtc 的實參傳遞。

基于模塊化編程思想，將初始化相關的實例定義存放到對應的配置文件中，通過頭文件引出實例初始化函數接口，源文件和頭文件分別詳見程序清單6.73 和程序清單6.74。

程序清單6.73 新增RX8025T 的RTC 實例初始化函數（am_hwconf_rx8025t.c）

程序清單6.74 am_hwconf_rx8025t.h 文件內容更新（1）

后續只需要使用無參數的RTC 實例初始化函數，即可獲取RTC 實例句柄。即：

獲取到handle 后，由于基于RTC 通用接口編寫的應用程序是可以跨平臺復用的，因此可以直接基于RX8025T 啟動如程序清單6.45 所示的RTC 時間顯示應用程序，詳見程序清單6.75。

程序清單6.75 啟動RTC 應用程序（基于RX8025T）

顯然，若將RTC 模塊由PCF85063 更換為RX8025T，應用程序核心代碼無需修改。

4． 使用鬧鐘功能

使用鬧鐘功能即使用鬧鐘通用接口操作RX8025T。在使用鬧鐘通用接口前，需要獲取到一個am_alarm_clk_handle_t 類型的鬧鐘句柄。RX8025T 的驅動提供了相應的接口用于獲取RX8025T 的鬧鐘句柄，便于用戶通過鬧鐘通用接口操作RX8025T，其函數原型為：

該函數意在獲取鬧鐘句柄，其中，RX8025T 實例的句柄（rx8025t_handle）作為實參傳遞給handle，p_alarm_clk 為指向am_alarm_clk_serv_t 類型實例的指針，無實例信息。定義am_alarm_clk_serv_t 類型（am_alarm_clk.h）實例如下：

其中，g_rx8025t_alarm_clk 為用戶自定義的實例，其地址作為p_alarm_clk 的實參傳遞。

基于模塊化編程思想，將初始化相關的實例定義存放到對應的配置文件中，通過頭文件引出實例初始化函數接口，源文件和頭文件分別詳見程序清單6.76 和程序清單6.77。

程序清單6.76 新增RX8025T 的鬧鐘實例初始化函數（am_hwconf_rx8025t.c）

程序清單6.77 am_hwconf_rx8025t.h 文件內容更新（2）

后續只需要使用無參數的鬧鐘實例初始化函數，即可獲取鬧鐘實例句柄。即：

獲取到handle 后，由于基于鬧鐘通用接口編寫的應用程序是可以跨平臺復用的，因此可以直接基于RX8025T 啟動如程序清單6.54 所示的鬧鐘測試應用程序，詳見程序清單6.78。

程序清單6.78 啟動鬧鐘測試應用程序（基于RX8025T）

顯然，若將RTC 模塊由PCF85063 更換為RX8025T，鬧鐘應用程序核心代碼無需修改。

5． 為系統時間提供RTC 服務

若需要使用RX8025T 為系統時間提供RTC 服務，只需要在初始化系統時間時，將從RX8025T 中獲取的RTC 句柄作為系統時間初始化函數的rtc_handle 參數。即：

為方便使用，將初始化函數的調用添加到配置文件中，通過頭文件引出系統時間的實例初始化函數接口，詳見程序清單6.79 和程序清單6.80。

程序清單6.79 RX8025T 用作系統時間的實例初始化（am_hwconf_rx8025t.c）

程序清單6.80 am_hwconf_rx8025t.h 文件內容更新（3）

后續只需要簡單的調用該無參函數，即可完成系統時間的初始化。即：

系統時間初始化后，由于基于系統時間通用接口編寫的應用程序是可以跨平臺復用的，因此可以直接基于RX8025T 啟動如程序清單6.65 所示的系統時間測試應用程序，詳見程序清單6.81。

程序清單6.81 啟動系統時間測試應用程序（基于RX8025T）

顯然，若將RTC 模塊由PCF85063 更換為RX8025T，使用系統時間的應用程序無需修改。

6． 特殊功能控制接口

對于RX8025T，除典型的時鐘和鬧鐘功能外，還具有一些特殊功能，比如，定時器、時鐘輸出、1 字節RAM 等。這些功能由于不是通用功能，只能使用RX8025T 相應的接口進行操作。以讀寫1 字節RAM 為例，其相應的接口函數詳見表6.15。

表6.15 讀寫RAM 接口函數（am_rx8025t.h）

（1）寫入RAM

該函數用于寫入1 字節數據到RX8025T 的RAM 中，其函數原型為：

其中，handle 為RX8025T 實例句柄，data 為寫入的單字節數據。若返回AM_OK，表示數據寫入成功，反之失敗，寫入0x55 至RAM 中的范例程序詳見程序清單6.82。

程序清單6.82 寫入RAM 范例程序

（2）讀取RAM

該函數用于讀取存于RX8025T 的單字節RAM 中的數據，其函數原型為：

其中，handle 為RX8025T 實例句柄，p_data 為輸出參數，用于返回讀取的單字節數據。

返回AM_OK，表示讀取成功，反之失敗，范例程序詳見程序清單6.83。

程序清單6.83 讀取RAM 范例程序

可以使用讀寫RAM 接口簡單驗證RX8025T 是否正常，詳見程序清單6.84。

程序清單6.84 讀寫RAM 數據范例程序

若讀寫數據出錯，則點亮LED0。由此可見，雖然該程序的邏輯與程序清單6.70 所示的應用程序基本一致，但由于使用的接口是特殊功能控制接口，與具體芯片相關，因此并不能直接像RTC 應用程序和鬧鐘應用程序那樣直接跨平臺復用。

>>> 6.3.7 DS1302

1． 器件簡介

DS1302 是一款涓流充電計時芯片，它包含一個實時時鐘和31 字節的靜態 RAM，能夠提供年、月、日、時、分、秒等信息，具有閏年校正功能。

DS1302 被設計工作在非常低的電能下,在低于1μW 時還能保持數據和時鐘信息。除了基本計時功能以外，DS1302 還具有其它一些特點，比如，雙管腳主電源和備用電源，可編程涓流充電器VCC1。

DS1302 通過簡單的串行接口與微處理器通訊，使用同步串行通訊簡化了 DS1302 與微處理器的接口，通訊只需要三根線：CE、I/O（數據線）、SCLK（串行時鐘）。DS1302 的引腳封裝圖詳見圖6.8。

圖6.8 DS1302 引腳定義

其中，X1 和X2 為外接晶振的引腳，需要連接標準的32.768kHz 的石英晶體。SCLK、CE、I/O 為與微處理器的串行通信引腳。GND 為電源地，VCC1 和VCC2為電源引腳，這也是DS1302 具有特色的地方，即：雙管腳主電源和備用電源，在雙管腳中，VCC2 是主電源，VCC1 是備用電源，一般接充電電池。DS1302 是由VCC1 或VCC2 兩者中的較大者供電。當VCC2 大于VCC1+0.2V，VCC2 給芯片供電。當VCC2 小于VCC1 時，芯片由VCC1 供電。當芯片由VCC2 供電時，VCC1 不供電，同時，還可以通過可編程涓流充電器，使VCC2 向VCC1 流入很小的電流，以便為連接到VCC1 的電池充電。當然，VCC1可以不接可充電電池，此時，只需要通過控制可編程涓流充電器，使VCC2 不向VCC1 流入電流即可。

DS1032 模塊的原理圖詳見圖6.9，若將MicroPort-DS1302 模塊通過MicroPort 接口AM824-Core 相連，則SCLK、I/O 和CE 分別與PIO0_15、PIO0_13 和PIO0_14 連接。

圖6.9 DS1302 模塊電路

2． 器件初始化

在使用DS1302 前，必須完成DS1302 的初始化操作，以獲取對應的操作句柄，進而才能使用DS1302 的各種功能，初始化函數的原型（am_ds1302.h）為：

該函數意在獲取DS1302 器件的實例句柄，其中，p_dev 為指向am_ds1302_gpio_dev_t類型實例的指針，p_devinfo 為指向am_ds1302_gpio_devinfo_t 類型的實例信息的指針。

（1）實例

定義am_ds1302_gpio_dev_t 類型（am_ds1302.h）實例如下：

其中，g_ds1302_gpio_dev 為用戶自定義的實例，其地址作為p_dev 的實參傳遞。

（2）實例信息

實例信息主要描述了具體器件的固有信息，即DS1302 的SCLK、I/O、CE 引腳與微處理器引腳的連接信息。其類型am_ds1302_gpio_devinfo_t 的定義（am_ds1302.h）如下：

當MicroPort-DS1302 模塊通過MicroPort 接口與AM824-Core 相連時， SCLK、I/O 和CE 分別與PIO0_15、PIO0_13 和PIO0_14 連接。其實例信息定義如下：

其中，g_ds1302_gpio_devinfo 為用戶自定義的實例信息，其地址作為p_devinfo 的實參傳遞。

（3）實例句柄

DS1302 的初始化函數am_ds1302_gpio_init()的返回值，作為實參傳遞給其它功能接口函數的第一個參數（handle）。am_ds1302_handle_t 類型的定義（am_ds1302.h）如下：

若返回值為NULL，說明初始化失敗；若返回值不為NULL，說明返回值handle 有效。

基于模塊化編程思想，將初始化相關的實例、實例信息等的定義存放到對應的配置文件中，通過頭文件引出實例初始化函數接口，源文件和頭文件的程序范例分別詳見程序清單6.85 和程序清單6.86。

程序清單6.85 實例初始化函數實現（am_hwconf_ds1302.c）

程序清單6.86 實例初始化函數聲明（am_hwconf_ds1302.h）

后續只需要使用無參數的實例初始化函數，即可獲取到DS1302 的實例句柄。即：

3． 使用RTC 功能

使用RTC 功能即可使用RTC 通用接口操作DS1302 設置和獲取時間，在使用RTC 通用接口前，需要獲取一個am_rtc_handle_t 類型的RTC 句柄。DS1302 的驅動提供了相應的接口用于獲取DS1302 的RTC 句柄，便于用戶通過RTC 通用接口操作DS1302，其函數原型為：

該函數意在獲取RTC 句柄，其中，DS1302 實例的句柄（ds1302_handle）作為實參傳遞給handle，p_rtc 為指向am_rtc_serv_t 類型實例的指針，無實例信息。定義am_rtc_serv_t 類型（am_rtc.h）實例如下：

其中，g_ds1302_rtc 為用戶自定義的實例，其地址作為p_rtc 的實參傳遞。

基于模塊化編程思想，將初始化相關的實例定義存放到對應的配置文件中，通過頭文件引出實例初始化函數接口，源文件和頭文件分別詳見程序清單6.87 和程序清單6.88。

程序清單6.87 新增DS1302 的RTC 實例初始化函數（am_hwconf_ds1302.c）

程序清單6.88 am_hwconf_ds1302.h 文件內容更新（1）

后續只需要使用無參數的RTC 實例初始化函數，即可獲取RTC 實例句柄。即：

獲取handle 后，由于基于RTC 通用接口編寫的應用程序是可以跨平臺復用的，因此可以直接基于DS1302 啟動如程序清單6.45 所示的RTC 時間顯示應用程序。

程序清單6.89 啟動RTC 應用程序（基于DS1302）

由此可見，若將RTC 模塊由PCF85063 更換為DS1302，則應用程序核心代碼無需修改。

4． 為系統時間提供RTC 服務

由于DS1302 不支持鬧鐘功能，因此不能使用通用鬧鐘接口操作DS1302。若需要使用DS1302 為系統時間提供RTC 服務，只需要在初始化系統時間時，將從 DS1302 中獲取的RTC 句柄作為系統時間初始化函數的rtc_handle 參數。即：

為方便使用特將初始化函數的調用添加到配置文件中，通過頭文件引出系統時間的實例初始化函數接口，詳見程序清單6.90 和程序清單6.91。

程序清單6.90 DS1302 用作系統時間的實例初始化（am_hwconf_ds1302.c）

程序清單6.91 am_hwconf_ds1302.h 文件內容更新（2）

后續只需要簡單的調用該無參函數，即可完成系統時間的初始化。即：

系統時間初始化后，由于基于系統時間通用接口編寫的應用程序是可重用的，因此可以直接基于DS1302 啟動如程序清單6.65 所示的系統時間測試應用程序，詳見程序清單6.92。

程序清單6.92 啟動系統時間測試應用程序（基于DS1302）

顯然，若將RTC 模塊由PCF85063 更換為DS1302，使用系統時間的應用程序無需修改。

5． 特殊功能控制接口

除典型的實時時鐘功能外，DS1302 還具有一些特殊功能，比如，涓流充電功能、31 字節RAM 等。這些功能由于不是通用功能，只能使用DS1302 相應的接口操作。以讀寫RAM和涓流充電功能為例，其相應的接口函數詳見表6.16。

表6.16 DS1302 特殊功能控制接口（am_ds1302.h）

（1）寫入RAM

該函數用于寫入數據到DS1302 的RAM 中（最多可寫入31 字節數據），其函數原型為：

其中，handle 為DS1302 實例句柄，p_data 指向待寫入數據的首地址，data_len 指定寫入數據的字節數，最大為31 字節，pos 指定了寫入RAM 的起始地址，DS1302 的RAM 空間大小為31 字節，對應的地址為0 ~ 30，pos 的有效范圍即為0 ~ 30。若返回AM_OK，表示數據寫入成功，反之失敗，寫入31 字節數據至RAM 中的范例程序詳見程序清單6.93。

程序清單6.93 寫入RAM 范例程序

（2）讀取RAM

該函數用于讀取存于DS1302 的 RAM 中的數據，其函數原型為：

其中，handle 為DS1302 實例句柄，p_data 為輸出參數，用于返回讀取的數據，data_len表示讀取數據的字節數，pos 表示讀取數據的起始地址（0 ~ 30）。若返回AM_OK，表示讀取成功，反之失敗，范例程序詳見程序清單6.94。

程序清單6.94 讀取RAM 范例程序

可以使用讀寫RAM 接口簡單驗證DS1302 是否正常，詳見程序清單6.95。

程序清單6.95 讀寫RAM 數據范例程序

（3）使能涓流充電

DS1302 具有雙電源供電，當芯片由VCC2 供電時，可以通過可編程涓流充電器，使VCC2向VCC1 流入很小的電流，以便為連接到VCC1 的電池充電。使能涓流充電的函數原型為：

其中，handle 為DS1302 實例句柄，set_val 為可編程涓流充電器的控制參數，可以控制充電的電流。充電電路的示意圖詳見圖6.10。

圖6.10 DS1302 充電電路示意圖

當總開關打開后，充電電流的大小是由選擇的二極管個數（1 個或2 個）和電阻阻值（2KΩ、4KΩ 或8KΩ）決定的。二極管的個數決定了電壓的壓降，電流的計算公式為：

set_val 可用的值已經使用宏進行了定義，詳見表6.17實際使用時，應該根據需要的電流大小選擇其中一個宏作為set_val 的值。

表6.17 充電電路設置標志

比如，若選擇1 個二極管、2K電阻，則應該將set_val 的值設置為：

AM_DS1302_TRICKLE_1D_2K

由于在MicroPort-DS1302 中，VCC2 的值為3.3V，因此此時的實際電流計算公式為：

當VCC1 為0 時（電池電量完全耗盡）時，則電流達到最大值，其值為：

這就要求電池支持的最大充電電流為1.3mA。實際中，隨著對電池的充電，電池電量增加，VCC1 會逐漸增加，充電電流也隨之逐漸減小。范例程序詳見程序清單6.96。

程序清單6.96 使能涓流充電范例程序

（3）禁能涓流充電

當不需要充電時，如使用的非充電電池，可以使用該接口禁能涓流充電，其函數原型為：

其中，handle 為DS1302 實例句柄，范例程序詳見程序清單6.97。

程序清單6.97 禁能涓流充電范例程序