基于FPGA的實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)

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今天給大俠帶來(lái)基于FPGA實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，附源碼，獲取源碼，請(qǐng)?jiān)凇癋PGA技術(shù)江湖”公眾號(hào)內(nèi)回復(fù)“基于FPGA實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)源碼”，可獲取源碼文件。話不多說(shuō)，上貨。

本次設(shè)計(jì)采用了美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 DS1302，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V~5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。

DS1302芯片的封裝如下：

DS1302芯片有8個(gè)引腳，在本次的設(shè)計(jì)中只要驅(qū)動(dòng)3個(gè)引腳就可以了，其他的引腳都是和硬件相連接的，和FPGA連接的有時(shí)鐘sclk，串行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接口IO，以及CE。

其工作原理就是在數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程中先把CE拉高，在每個(gè)數(shù)據(jù)的上升沿寫入數(shù)據(jù)，在下降沿輸入數(shù)據(jù)，一次只能讀寫一位數(shù)據(jù)。最初我們通過(guò)一個(gè)8位的控制指令來(lái)選擇讀寫，如果控制指令是單字節(jié)模式，連續(xù)的8個(gè)脈沖上升沿寫入，下降沿讀出數(shù)據(jù)，一次只能讀取一個(gè)字節(jié)，如果是突發(fā)模式通過(guò)連續(xù)的脈沖一次性的寫完7個(gè)字節(jié)的時(shí)間寄存器也可以一次性的讀完8--328位的ram數(shù)據(jù)

控制指令有8位，第七位必須為高，如果是0寫入被禁止，第六位0是對(duì)時(shí)鐘寄存器的讀寫操作，為1對(duì)是控制對(duì)RAM區(qū)的讀寫操作。

bit1 -- 5 是對(duì)相關(guān)寄存器的操作，bit0是讀寫操作。

各個(gè)寄存器的的設(shè)置，和每位的表示如下圖，從圖中我們了解到讀寫時(shí)控制字是多少以及寫入寄存器的地址，和寫入的8位的時(shí)間表示。我們可以通過(guò)下表來(lái)設(shè)置一個(gè)初始的時(shí)間。

涓流寄存器主要決定了DS1302的充電特性，涓流充電選擇位4--7位，1010涓流充電其他禁止充電，二級(jí)管選擇位3--2位，電阻選擇1--0位具體的選擇如下表。

突發(fā)模式下，表示我們可以連續(xù)寫，連讀，連續(xù)寫時(shí)必須寫滿7個(gè)時(shí)鐘寄存器。時(shí)序圖如下，SPI通信。

下表表示數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中數(shù)據(jù)的延遲，時(shí)鐘的周期等時(shí)間。

本次設(shè)計(jì)是通過(guò)配置DS1302芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的監(jiān)測(cè)，通過(guò)控制2個(gè)按鍵來(lái)選擇我們要在數(shù)碼管上顯示的時(shí)間，按下按鍵1來(lái)顯示周幾，按下按鍵2來(lái)顯示年月日，不按顯示時(shí)分秒，這樣顯示符合實(shí)時(shí)鐘的顯示。思路是先打開(kāi)寫保護(hù)，一個(gè)一個(gè)寄存器的寫進(jìn)去，然后關(guān)閉寫保護(hù)，然后再讀出數(shù)據(jù)。 設(shè)計(jì)架構(gòu)圖:

設(shè)計(jì)代碼：（源碼文件可從公眾號(hào)內(nèi)部獲?。?總模塊：

控制模塊：（由于控制模塊代碼較多，只展示部分關(guān)鍵信號(hào)，具體代碼如有需要，請(qǐng)公眾號(hào)內(nèi)自行獲?。?/p>

數(shù)碼管模塊：

測(cè)試模塊：（Mmodelsim 仿真）

仿真圖：

從仿真測(cè)試圖中，可以清楚的看到在發(fā)送的寄存器命令時(shí)，收回總線控制權(quán)，讀數(shù)據(jù)時(shí)，釋放了總線控制權(quán)。 下圖是突發(fā)讀的時(shí)序圖，此次設(shè)計(jì)是一個(gè)一個(gè)的寫寄存器，必須寫滿7個(gè)時(shí)鐘寄存器，然后突發(fā)的讀，突發(fā)讀的時(shí)候拉高CE，然后不停的讀接收數(shù)據(jù)。拓展也可以做突發(fā)讀寫，原理一樣，感興趣的可以試一試。