基于AM3359 和WinCE7.0平臺的RTC時鐘設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

袁霞+蒲實(shí)

摘要：以運(yùn)行Windows CE7.0操作系統(tǒng)的AM3359主板為開發(fā)平臺，介紹了AM3359處理器、Windows CE7.0系統(tǒng)架構(gòu)和硬件接口電路，詳細(xì)闡述了在嵌入式平臺WinCE7.0操作系統(tǒng)中DS1388芯片驅(qū)動程序設(shè)計原理和實(shí)現(xiàn)過程。該軟件已應(yīng)用在某縫制終端系列設(shè)備中，為系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的實(shí)時時鐘功能。

關(guān)鍵詞：AM3359處理器；WinCE7.0；RTC時鐘；DS1388芯片

中圖分類號：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：16727800（2017）004013504

0引言

當(dāng)AM3359處理器自帶RTC時鐘不能滿足用戶更高要求，或因PMIC輸出電壓不正常導(dǎo)致RTC功能受到影響時，需要在PCB布局中添加單獨(dú)的RTC芯片DS1388，直接由電池供電，以保證系統(tǒng)能正確設(shè)置、保存、獲取實(shí)時時間，掉電不消失。對于外接DS1388芯片，AM3359處理器BSP包中自帶的RTC驅(qū)動程序不能實(shí)現(xiàn)DS1388芯片的實(shí)時時鐘功能，需對RTC時鐘驅(qū)動重新編寫，完成芯片寄存器配置、實(shí)時時鐘讀寫以及初始化功能。

1平臺介紹

1.1AM3359處理器

AM3359是TI（德州儀器）基于 ARM Cortex-A8內(nèi)核的32位 RISC微處理器，支持主頻275-MHz、500-MHz、600-MHz和 720-MHz，因其價格便宜，支持操作系統(tǒng)齊全等特性，在工業(yè)控制、醫(yī)療電子、數(shù)控、汽車電子等行業(yè)的環(huán)境惡劣場合中廣泛應(yīng)用[1]，功能框架如圖1所示。

1.2WinCE7.0操作系統(tǒng)

Windows Embedded Compact 7簡稱WinCE7.0，是一種安全可靠的實(shí)時高性能嵌入式操作系統(tǒng)，其將最新的網(wǎng)絡(luò)、多媒體和通信技術(shù)封裝于小型設(shè)備中，具有搶占式多任務(wù)執(zhí)行特性和強(qiáng)大的通訊能力。WinCE7擁有Windows 7特點(diǎn)，支持虛擬內(nèi)存機(jī)制，按需分配內(nèi)存和內(nèi)存映射文件，專門為信息設(shè)備、移動計算、消費(fèi)類電子產(chǎn)品和嵌入式應(yīng)用等非PC領(lǐng)域而設(shè)計，為不同的應(yīng)用和設(shè)備提供強(qiáng)大的可定制功能。WinCE7作為微軟最新一代Windows CE操作系統(tǒng)，提供了新的功能和特性，適用于更為廣泛的設(shè)備類別和應(yīng)用場景，為消費(fèi)者提供更友好的人機(jī)界面和用戶體驗[2]。

基于Windows CE的嵌入式系統(tǒng)采用四層體系結(jié)構(gòu)，具有層次性強(qiáng)、可移植性好、組件可剪裁、強(qiáng)調(diào)編程接口和支持上層應(yīng)用等特點(diǎn)。系統(tǒng)從下而上分為硬件層、OEM 硬件適配層、操作系統(tǒng)服務(wù)層、應(yīng)用層[3]，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

OAL部分負(fù)責(zé)Windows CE與硬件通信，它與CPU、中斷、內(nèi)存、時鐘和調(diào)試口等核心設(shè)備相關(guān)，用于屏蔽CPU平臺細(xì)節(jié)，保證操作系統(tǒng)內(nèi)核的可移植性[3]。RTC時鐘驅(qū)動在OAL層中開發(fā)實(shí)現(xiàn)。

DS1388 I2C實(shí)時時鐘（RTC）、監(jiān)控器、EEPROM是一個多功能器件，提供時鐘/日歷、可編程看門狗定時器、具有復(fù)位功能的電源監(jiān)視器和512字節(jié)EEPROM。時鐘部分可提供百分之一秒、秒、分鐘和小時等信息，工作于24小時制式或帶AM/PM指示的12小時制式。日歷部分提供星期、日、月和年信息。對少于31天的月份，可對月末日期自動調(diào)整，包括對閏年的校正。看門狗定時器可對沒有響應(yīng)的微處理器復(fù)位。可以以10ms為間隔，在0.01-99.99秒范圍內(nèi)編程。經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)碾妷夯鶞?zhǔn)和比較器電路對VCC狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。如果探測到主電源失效，器件自動切換至備份電源，驅(qū)動復(fù)位輸出為有效狀態(tài)。在失去VCC情況下，備份電源維持時鐘/日歷部分繼續(xù)工作。當(dāng)VCC恢復(fù)至正常電平時，復(fù)位輸出繼續(xù)保持為低一段時間，以等待電源和處理器工作穩(wěn)定。器件還具有一個按鍵式復(fù)位控制器[4]，可通過I2C串行接口訪問該器件。RTC計算百分秒、秒、分、時、星期、日期、月和年，閏年修正有效期至2100年。

1.4開發(fā)環(huán)境

本文硬件平臺采用英蓓特提供的Devkit8600評估板，對某縫制設(shè)備終端訂制AMM3359開發(fā)板，軟件使用Devkit8600提供的BSP包并針對應(yīng)用進(jìn)行適配，基于Windows Embedded Compact7操作系統(tǒng) 和Visual Studio 2008進(jìn)行芯片驅(qū)動程序開發(fā)。

2硬件接口電路設(shè)計

DS1388芯片與 AM3359處理器之間使用I2C總線進(jìn)行連接通信，芯片的SCL腳和SDA腳分別與處理器的I2C0_SCL腳和I2C0_SDA腳相連，其它外圍電路不作描述。硬件接口電路設(shè)計如圖3所示。

3RTC時鐘驅(qū)動程序設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

WinCE7.0中 RTC時鐘驅(qū)動是在OEM接口層即OAL層實(shí)現(xiàn)的，其源代碼位置在：＼＼WINCE700＼＼platform＼＼common＼＼src＼＼soc＼＼COMMON_TI_V1＼＼COMMON_TI_AMXX＼＼OAL＼＼OALRTC＼＼oalrtc.c文件中。

3.1工作原理

應(yīng)用層程序調(diào)用操作系統(tǒng)層的應(yīng)用API，通過OAL層的RTC時鐘驅(qū)動操作DS1388時鐘芯片，通過轉(zhuǎn)碼算法達(dá)到控制RTC實(shí)時時鐘目的，詳細(xì)流程見圖4。

3.2I2C總線驅(qū)動

處理器外接RTC的時鐘芯片通過I2C總線進(jìn)行訪問，本文通過使用I2C總線操作DS1388芯片寄存器，因此需確保I2C總線驅(qū)動正常運(yùn)行。BSP包中I2C驅(qū)動已全部實(shí)現(xiàn)并通過測試，本文不再詳述I2C驅(qū)動程序原理和實(shí)現(xiàn)過程。

3.3BCD與BIN轉(zhuǎn)碼

BIN碼就是二進(jìn)制編碼，用二進(jìn)制記錄數(shù)據(jù)； BCD碼亦稱二進(jìn)碼十進(jìn)數(shù)或二、十進(jìn)制代碼，就是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)的編碼。最常用的BCD編碼使用0-9這10個數(shù)值的二進(jìn)碼表示。〖BT3〗3.3.1BCD碼轉(zhuǎn)BIN碼算法bin = bcd低四位數(shù)值+bcd高四位值*10static UINT8 BCDtoBIN（UINT8 bt）{ return （bt & 0xf） + （（（bt & 0xf0） >> 4）* 10）； }

3.3.2BIN碼轉(zhuǎn)BCD碼算法bcd 高四位= bin/10；bcd 低四位= bin%10static UINT8 BINtoBCD（UINT8 bt）{ return （（（bt/10） << 4） | （bt % 10））；}

3.4時鐘設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

在WinCE7.0中，RTC驅(qū)動主要實(shí)現(xiàn)3個重要函數(shù)：①設(shè)置當(dāng)前時間：BOOL OEMSetRealTime（ SYSTEMTIME *pSystemTime ）；②獲取當(dāng)前時間：BOOL OEMGetRealTime（SYSTEMTIME *pSystemTime）；③設(shè)置報警時間：BOOL OEMSetAlarmTime（SYSTEMTIME *pSystemTime ）。本文主要實(shí)現(xiàn)當(dāng)前時間的設(shè)置和獲取，以及芯片初始化功能[5]。

3.4.1參數(shù)宏定義對照DS1388芯片手冊，芯片寄存器定義如下：// Global variables#define MILLISECONDS_DS1388 0x0// MilliSeconds Register#define SECONDS_DS1388 0x1// Seconds Register#define MINUTES_DS1388 0x2 // Minutes Register……//定義時、周、天、月、年寄存器地址#define FLAG_REG 0xB// 芯片標(biāo)識寄存器#define CTRL_REG 0xC// 芯片控制寄存器#define BASE_YEAR_DS1388 2000 //系統(tǒng)初始時間#define MAX_YEARS 99static void *g_hI2C = NULL；OMAP_DEVICE i2cdev = 4 ；//I2C0設(shè)備號static UINT16 g_devAddr = 0x0068；//Write Mode，0xD1 ：Read Modestatic UINT16 g_baseYear = 2000；

3.4.2設(shè)置時鐘函數(shù)實(shí)現(xiàn)

BOOL RTC_SetTime（LPSYSTEMTIME time）{ UCHAR cmdBuffer[8]； //依次將年月日、周、天、時分秒等數(shù)據(jù)從BIN碼轉(zhuǎn)變?yōu)锽CD碼 cmdBuffer[SECONDS_DS1388] = （UINT32）BINtoBCD（（UINT8）time->wSecond）；…… cmdBuffer[WEEK_DS1388] = （UINT32）BINtoBCD（（UINT8）time->wDayOfWeek）； if（ RTCI2CWrite（0，cmdBuffer，8）==FALSE）//通過I2C總線將數(shù)據(jù)寫入芯片寄存器 { OALMSG（1，（L"RTC_SetTime（）：Failed to write the date/time to the RTC.＼＼r＼＼n"））； return FALSE； }}

3.4.3獲取時鐘函數(shù)實(shí)現(xiàn)

BOOL RTC_GetTime（LPSYSTEMTIME time）{ UCHAR receiveBuffer[8]； if （RTCI2CRead（0，receiveBuffer，8） == FALSE） {//通過I2C總線從芯片寄存器中讀取當(dāng)前時間}//將BCD碼轉(zhuǎn)變成上層應(yīng)用識別的BIN碼并分別賦值給時間結(jié)構(gòu)體time的各個元素 time->wSecond = BCDtoBIN（（UINT8）（receiveBuffer[SECONDS_DS1388] & 0x7F））；…… time->wDayOfWeek = BCDtoBIN（（UINT8）（receiveBuffer[WEEK_DS1388] & 0x7F））； time->wMilliseconds = 0；； return TRUE；}

3.4.4RTC時鐘初始化實(shí)現(xiàn)

BOOL OAL3XX_RTCInit（UINT32 rtc_base_pa，DWORD rtc_irq）{ OALI2CInit（4）；//I2C初始化 g_hI2C = I2COpen（i2cdev）；//打開I2C RTCI2CWrite（CTRL_REG，&buf，1）； // 設(shè)置 DS1388 控制寄存器}

4測試

4.1時鐘測試設(shè)置

當(dāng)WinCE啟動后，會在界面右下角看到時間顯示。在界面中設(shè)置時間，系統(tǒng)就會調(diào)用OEMSetRealTime將設(shè)置的時間寫入到RTC模塊并保存。測試情況如下： 開機(jī)初始化時間為2000.1.1 12：00，如圖5所示。設(shè)置時間為2016.8.17 8：54：25，保存，如圖6所示。 間隔幾分鐘后再次開機(jī)時間為2016.8.17 8：56：35，如圖7所示，測試結(jié)果表明實(shí)時時鐘設(shè)置運(yùn)行成功。

4.2時鐘測試獲取

WinCE啟動后，默認(rèn)情況下系統(tǒng)會每隔一段時間調(diào)用OEMGetRealTime函數(shù)獲得系統(tǒng)時間，這種方式稱為hardware mode。同樣用戶也可以通過調(diào)用Windows時鐘基本API，即編寫測試程序調(diào)用OEMGetRealTime獲取當(dāng)前時間，每隔1秒顯示一次當(dāng)前時間，部分代碼如下：

void Ctimer_testDlg：：OnTimer（UINT_PTR nIDEvent）{ SYSTEMTIME Time ，CString str，LPCTSTR lpctstr； GetLocalTime（&Time）；//獲取當(dāng)前時間 //顯示當(dāng)前時間 str.Format（_T（"%04d.%02d.%02d %02d：%02d：%02d"）， Time.wYear，Time.wMonth，Time.wDay， Time.wHour，Time.wMinute，Time.wSecond ）； lpctstr = str.GetBuffer（str.GetLength（）+1）； str.ReleaseBuffer（）； SetDlgItemText（IDC_TIME，lpctstr）； CDialog：：OnTimer（nIDEvent）；//實(shí)時顯示}

測試結(jié)果如圖8所示。

5結(jié)語

本文介紹了WinCE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和RTC時鐘工作原理，以外接DS1388 RTC時鐘芯片為例，闡述了在AM3359和WinCE7.0平臺下，DS1388時鐘芯片驅(qū)動程序的設(shè)計實(shí)現(xiàn)過程，并通過設(shè)置時間和獲取時間測試驗證了驅(qū)動程序。驅(qū)動程序運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足設(shè)計要求。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）