PICでSPI - 超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234Sの使い方（ソース付き）

タイトルの「超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234S」というのは秋月電子通商のサイトにそう書いてありました。

「Maxim Integrated - DS3234 水晶およびSRAM内蔵、超高精度SPIバスRTC」には「全機能内蔵、高精度タイミングソリューションは、工業用温度範囲で年間±2.0分より優れた精度を提供し、ユーザ較正が不要」とありました。

秋月にはペラペラの資料しかありませんが、実際に使うにはデータシートを読む必要がありそれは「Maxim Integrated - DS3234 Datasheet」にあります。

このデータシートも日本語に翻訳された方がいらっしゃいます。
　　「DS3234 日本語マニュアル - Ne」

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このデバイスは民生品(?)のDS3234S（0deg.C～70deg.C）と工業用のDS3234SN（-40deg.C～85deg.C）がありいずれも0deg.C～40deg.Cの範囲では±2ppmつまり10日で狂いは1秒以下という精度を誇るようです（ただこれでも10分で1/1000秒誤差が出る可能性があるわけで掩蔽観測用には精度が不十分でしょう）

今回はこうやったら動いた、というだけのソースです。GPSを基準にした精度検証を近いうちに書くつもりです。またRTCは時刻合わせをどうやるかがけっこう面倒なのでそれについても気が向いたら書いてみたいと思います。

時刻合わせについては別に記事を書きました。
　　「RTC(リアルタイムクロック)の時刻を合わせる方法 - DS3234Sを例に」

なお実装の状況については
　　「PICでSPI - 超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234Sの実装」
に簡単に書いておきました。また“実用“に使った例が

　　「PIC/I2C大気圧センサーLPS331APの測定値をSDカード(SPI)に記録する - はじめに」
　　「超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234Sを使った周波数カウンターの実力」

にあります。

ではさっそく使い方を....

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今回もPIC18F26K22を使います。なんでこれだけのために28ピンもあるPICを使わなければいけないんだろうとは思うのですが....

ちょっとはまりました。今度はSDOをDoutに接続したとかではなくコーディングでですが。

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回路図を書くのが面倒なのでどういう具合に接続されているかだけ書いておきます。
カッコつきの数字はPickKit3のピン番号です。

// 01 /MCLR .....(1)
// 02 RA0/AN0  ====>  DS3234のNo.1 /CS
// 03 RA1/AN1  ====>  初期化するか（0）、しないか（1）の選択
// 14 RC3/SCL1 =====> I2Cバス
// 15 RC4/SDA1 =====> I2Cバス
// 19 VSS .....(3)
// 20 VDD .....(2)
// 22 RB1/INT1/P1C/SCK2/SCL2/C12IN3-/AN10 =====> DS3234のNo.18or20のSCLK
// 23 RB2/INT2/CTED1/P1B/SDI2/SDA2/AN8 =====>  DS3234のNo.19のDOUT
// 24 RB3/CTED2/P2A/CCP2/SDO2/C12IN2-/AN9 =====>  DS3234のNo.17のDIN
// 27 RB6/TX2/PGC .....(5)
// 28 RB7/RX2/PGD .....(4)

DS3234のNo.5の/INT/SQWには1PPSが出るようにしました。（今回はそうしていませんが）この出力で割り込みをかければ毎秒時刻表示を更新するということができます。
この端子はオープンドレインなのでプルアップが必要です。

DS3234のNo.16のVBATは3Vのリチウム電池に接続するのですが、テスト中でバックアップなしのときはGNDに落とします。

NCピンが大量にありデータシートの“No Connection. Not connected internally. Must be connected to ground.”という記述が気になりますが、今回はすべてオープンにしています。

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以下記事の最後にあるソースも参考にしてください。

コマンドはアドレスを送るだけです。先頭ビットをクリアしたらread、セットしたらwriteと簡単です。

writeはコマンドを送った（先頭アドレスを指定した）あとデータを順番に送ればいいです。

readはコマンドを送った（先頭アドレスを指定した）あと、ダミーのデータを送信するたびにデータを1byte読み込むことができます。つまり指定のアドレスを1byte読み込むためには2バイト送信する必要があります。

なお曜日（1～7）は「PICでI2C - リアルタイムクロック(RTC) DS1307+の使い方」のときも日曜日が1だか月曜日が1だかわからないと書いたのですが、これは自分の好きな曜日を1にすればあとは順にカウントアップされていき7の次は1になるだけのようです。だからアラビア風(?)土曜日を1にしてもいいでしょう。

アドレスは0x00から順番に「秒、分、時、曜日、日、月、年」になっています。いずえもBCDで格納されています。

他にアラーム（2個）や制御のためのレジスタがいろいろあるのですが、注目を引くものが二つあります。

ひとつはAging Offset Registerです。0.1ppmくらいの単位で微調整ができます。0.1ppmとなると3ヶ月で1秒くらいの誤差まで追い込めそうですが、室温で温度による変化はもっと大きいのでそこまではムリでしょう。恒温槽に入れるという手はありそうですが。

もうひとつはTemperature Registersです。あんまり精度はよくないようですが、温度と聞くとテンションがあがります (^^;;

なお256バイトのSRAMがついています。自由に使っていいみたいですが、アクセスはアドレスを0x18レジスタに書き込んで指定したあと指定されたアドレスのSRAMの内容を0x19レジスタで読み書きするという方法をとります。ちょっと面倒ですが連続したアドレスの読み書きは可能なようです（まだやってみてません）

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関連

　　「PICでSPI - 超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234Sの使い方」　（ソース付き）
　　「PICでSPI - 超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234Sの実装」
　　「RTC(リアルタイムクロック)の時刻を合わせる方法 - DS3234Sを例に」
　　「超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234Sは一ヶ月に0.2秒進む」

　　「ほんとうに超高精度かもしれないRTC・DS3234Sを使った周波数カウンター」
　　「超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234Sを使った周波数カウンターの実力」
　　「超高精度SPIバスRTC（リアルタイムクロック）DS3234Sを使った周波数カウンターの限界」

　　「測定対象別記事一覧（測定、電子工作、天文計算）」

　　「過去記事の一覧（測定、電子工作、天文計算）」

参考

　　「ほよほよのブログ - 超高精度リアルタイムクロックDS3234Sを動かす」
　　（一つのSSPをI2CとSPIで共用する方法があります）

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main.c

これ以外はすべて「PIC18F26K22でSPI - 8ch/ADコンバータ MCP3208の使い方（ソース付き）」に書いたものと同じです。

#include <xc.h>
#include <stdio.h>
#include "MyDef.h"
#include "I2CLib.h"
#include "SPILib.h"
#include "ACM1602lib.h"

// C:\Program Files (x86)\Microchip\xc8\v1.32\docs\chips\18f26k22.html
#pragma config FOSC = INTIO67
#pragma config WDTEN = OFF

void putLCDhex(unsigned char ch)
{
    char hex[]="0123456789SBCDEF";

    LCD_Putc(hex[ch>>4]) ;
    LCD_Putc(hex[ch & 0x0f]) ;

}
void interrupt InterFunction( void )
{
     // Ｉ２Ｃ関連の割り込み処理
     InterI2C() ;
}
void main()
{
    unsigned short i=0;
    int j;
    unsigned char d1,d2,d3;
    unsigned char ct[7]={0x14,0x12,0x04,0x07,0x23,0x59,0x50};
    float Vref=3.3;
    float value;
    char buf[20];

    OSCCON = MyOSCCON ;

// for I2C
    ANSELCbits.ANSC3 = 0;
    ANSELCbits.ANSC4 = 0;

// for SPI
    ANSELBbits.ANSB2 = 0;
    ANSELBbits.ANSB1 = 0;
    TRISB1 = 0;
    TRISB3 = 0;

// OUTPUT /CS
    TRISA0 = 0;
    PORTAbits.RA0 = 1;

// INPUT
    ANSELAbits.ANSA1 = 0;

    SPI_Init(SPI_MODE0,SPI_CLOCK_DIV4) ;

    InitI2C_Master() ;

    LCD_Init() ;
    LCD_Clear();

// RA1がLowに落ちているときは日時設定を設定します。
// 自分の好きな曜日を1にします。
    if( PORTAbits.RA1 == 0 ) {
        PORTAbits.RA0 = 0;
        d1=SPI_transfer(0x80) ;
        for( j =0; j < 7; j++ ) {
            d1=SPI_transfer(ct[6-j]) ;
        }
        PORTAbits.RA0 = 1;

// 1PPS出力を開始します。
        PORTAbits.RA0 = 0;
        d1=SPI_transfer(0x0E) ;
        d1=SPI_transfer(0x00) ;
        PORTAbits.RA0 = 1;

        PORTAbits.RA0 = 0;
        d2=SPI_transfer(0x8E) ;
        d3=SPI_transfer(d1 & 0xE3) ;
        PORTAbits.RA0 = 1;

    }

    while(1) {
        PORTAbits.RA0 = 0;
        d1=SPI_transfer(0x00) ;
        for( j =0; j < 7; j++ ) {
            ct[6-j]=SPI_transfer(0x00) ;
        }
        PORTAbits.RA0 = 1;

        LCD_SetCursor(0,0);
        for( j=0; j < 7; j++ ) {
            putLCDhex(ct[j]);
        }

        for( j=0; j < 12; j++ ) __delay_ms(40);
        i++;
    }
}