基于AM3359 和WinCE7.0平臺(tái)的RTC時(shí)鐘設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，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(tái)WinCE7.0操作系統(tǒng)中DS1388芯片驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)過(guò)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(shí)時(shí)鐘功能。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16727800（2017）004013504

0引言

當(dāng)AM3359處理器自帶RTC時(shí)鐘不能滿(mǎn)足用戶(hù)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(shí)，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(shí)時(shí)間，掉電不消失。對(duì)于外接DS1388芯片，AM3359處理器BSP包中自帶的RTC驅(qū)動(dòng)程序不能實(shí)現(xiàn)DS1388芯片的實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，需對(duì)RTC時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)重新編寫(xiě)，完成芯片寄存器配置、實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀寫(xiě)以及初始化功能。

1平臺(tái)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(jià)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(chē)電子等行業(yè)的環(huán)境惡劣場(chǎng)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(jiǎn)稱(chēng)WinCE7.0，是一種安全可靠的實(shí)時(shí)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(zhuān)門(mén)為信息設(shè)備、移動(dòng)計(jì)算、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品和嵌入式應(yīng)用等非PC領(lǐng)域而設(shè)計(jì)，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(lèi)別和應(yīng)用場(chǎng)景，為消費(fèi)者提供更友好的人機(jī)界面和用戶(hù)體驗(yàn)[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(shí)鐘和調(diào)試口等核心設(shè)備相關(guān)，用于屏蔽CPU平臺(tái)細(xì)節(jié)，保證操作系統(tǒng)內(nèi)核的可移植性[3]。RTC時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)在OAL層中開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。

DS1388 I2C實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）、監(jiān)控器、EEPROM是一個(gè)多功能器件，提供時(shí)鐘/日歷、可編程看門(mén)狗定時(shí)器、具有復(fù)位功能的電源監(jiān)視器和512字節(jié)EEPROM。時(shí)鐘部分可提供百分之一秒、秒、分鐘和小時(shí)等信息，工作于24小時(shí)制式或帶AM/PM指示的12小時(shí)制式。日歷部分提供星期、日、月和年信息。對(duì)少于31天的月份，可對(duì)月末日期自動(dòng)調(diào)整，包括對(duì)閏年的校正?？撮T(mén)狗定時(shí)器可對(duì)沒(méi)有響應(yīng)的微處理器復(fù)位?？梢砸?0ms為間隔，在0.01-99.99秒范圍內(nèi)編程。經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)碾妷夯鶞?zhǔn)和比較器電路對(duì)VCC狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。如果探測(cè)到主電源失效，器件自動(dòng)切換至備份電源，驅(qū)動(dòng)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(shí)鐘/日歷部分繼續(xù)工作。當(dāng)VCC恢復(fù)至正常電平時(shí)，復(fù)位輸出繼續(xù)保持為低一段時(shí)間，以等待電源和處理器工作穩(wěn)定。器件還具有一個(gè)按鍵式復(fù)位控制器[4]，可通過(guò)I2C串行接口訪(fǎng)問(wèn)該器件。RTC計(jì)算百分秒、秒、分、時(shí)、星期、日期、月和年，閏年修正有效期至2100年。

1.4開(kāi)發(fā)環(huán)境

本文硬件平臺(tái)采用英蓓特提供的Devkit8600評(píng)估板，對(duì)某縫制設(shè)備終端訂制AMM3359開(kāi)發(fā)板，軟件使用Devkit8600提供的BSP包并針對(duì)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(dòng)程序開(kāi)發(fā)。

2硬件接口電路設(shè)計(jì)

DS1388芯片與 AM3359處理器之間使用I2C總線(xiàn)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(jì)如圖3所示。

3RTC時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

WinCE7.0中 RTC時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)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(guò)OAL層的RTC時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)操作DS1388時(shí)鐘芯片，通過(guò)轉(zhuǎn)碼算法達(dá)到控制RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘目的，詳細(xì)流程見(jiàn)圖4。

3.2I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)

處理器外接RTC的時(shí)鐘芯片通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，本文通過(guò)使用I2C總線(xiàn)操作DS1388芯片寄存器，因此需確保I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)正常運(yùn)行。BSP包中I2C驅(qū)動(dòng)已全部實(shí)現(xiàn)并通過(guò)測(cè)試，本文不再詳述I2C驅(qū)動(dòng)程序原理和實(shí)現(xiàn)過(guò)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(chēng)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(gè)數(shù)值的二進(jìn)碼表示?！糂T3〗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(shí)鐘設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在WinCE7.0中，RTC驅(qū)動(dòng)主要實(shí)現(xiàn)3個(gè)重要函數(shù)：①設(shè)置當(dāng)前時(shí)間：BOOL OEMSetRealTime（ SYSTEMTIME *pSystemTime ）；②獲取當(dāng)前時(shí)間：BOOL OEMGetRealTime（SYSTEMTIME *pSystemTime）；③設(shè)置報(bào)警時(shí)間：BOOL OEMSetAlarmTime（SYSTEMTIME *pSystemTime ）。本文主要實(shí)現(xiàn)當(dāng)前時(shí)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(duì)照DS1388芯片手冊(cè)，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(shí)、周、天、月、年寄存器地址#define FLAG_REG 0xB// 芯片標(biāo)識(shí)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(shí)間#define MAX_YEARS 99static void *g_hI2C = NULL；OMAP_DEVICE i2cdev = 4 ；//I2C0設(shè)備號(hào)static UINT16 g_devAddr = 0x0068；//Write Mode，0xD1 ：Read Modestatic UINT16 g_baseYear = 2000；

3.4.2設(shè)置時(shí)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(shí)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(guò)I2C總線(xiàn)將數(shù)據(jù)寫(xiě)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(shí)鐘函數(shù)實(shí)現(xiàn)

BOOL RTC_GetTime（LPSYSTEMTIME time）{ UCHAR receiveBuffer[8]； if （RTCI2CRead（0，receiveBuffer，8） == FALSE） {//通過(guò)I2C總線(xiàn)從芯片寄存器中讀取當(dāng)前時(shí)間}//將BCD碼轉(zhuǎn)變成上層應(yīng)用識(shí)別的BIN碼并分別賦值給時(shí)間結(jié)構(gòu)體time的各個(gè)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(shí)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(kāi)I2C RTCI2CWrite（CTRL_REG，&buf，1）； // 設(shè)置 DS1388 控制寄存器}

4測(cè)試

4.1時(shí)鐘測(cè)試設(shè)置

當(dāng)WinCE啟動(dòng)后，會(huì)在界面右下角看到時(shí)間顯示。在界面中設(shè)置時(shí)間，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用OEMSetRealTime將設(shè)置的時(shí)間寫(xiě)入到RTC模塊并保存。測(cè)試情況如下： 開(kāi)機(jī)初始化時(shí)間為2000.1.1 12：00，如圖5所示。設(shè)置時(shí)間為2016.8.17 8：54：25，保存，如圖6所示。 間隔幾分鐘后再次開(kāi)機(jī)時(shí)間為2016.8.17 8：56：35，如圖7所示，測(cè)試結(jié)果表明實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)置運(yùn)行成功。

4.2時(shí)鐘測(cè)試獲取

WinCE啟動(dòng)后，默認(rèn)情況下系統(tǒng)會(huì)每隔一段時(shí)間調(diào)用OEMGetRealTime函數(shù)獲得系統(tǒng)時(shí)間，這種方式稱(chēng)為hardware mode。同樣用戶(hù)也可以通過(guò)調(diào)用Windows時(shí)鐘基本API，即編寫(xiě)測(cè)試程序調(diào)用OEMGetRealTime獲取當(dāng)前時(shí)間，每隔1秒顯示一次當(dāng)前時(shí)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(shí)間 //顯示當(dāng)前時(shí)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(shí)顯示}

測(cè)試結(jié)果如圖8所示。

5結(jié)語(yǔ)

本文介紹了WinCE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和RTC時(shí)鐘工作原理，以外接DS1388 RTC時(shí)鐘芯片為例，闡述了在AM3359和WinCE7.0平臺(tái)下，DS1388時(shí)鐘芯片驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并通過(guò)設(shè)置時(shí)間和獲取時(shí)間測(cè)試驗(yàn)證了驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）