如何访问DS1318的时钟寄存器

摘要

该应用笔记描述了如何适当访问DS1318历时计数器的时钟寄存器。实时时钟(RTC)的读、写操作和时钟寄存器的内部更新不同步，需要做出正确判断，确保数据的准确性。

引脚配置

概述

DS1318并行接口历时计数器(ETC)是一款44位计数器，提供分辨率244µs的历时。ETC具有6个寄存器，其中4个寄存器表示为32位秒计数，其余两个寄存器使用12位记录亚秒级计数(表1)。DS1318能够用于时间和日期记录。ETC寄存器里的零值必须定义为某个确定的“零计时起点”。比如，在Unix系统中，零计时起点为1970年1月1日午夜零时，则32位秒寄存器可表示1970年1月1日午夜零时至2038年1月19日03:14:07之间的任何时间。转换程序通常完成将32位计数值转换成标准的时间和日期格式。DS1318还可用于两个事件之间的计时。

在任何应用中，ETC运行时通常需要读取ETC寄存器值。DS1318提供一组“用户寄存器”，允许在内部计数器运 行的同时访问寄存器数据。每244µs内部寄存器更新一次用户寄存器。尽管计数器带有缓冲，但由于读操作和计数 更新是异步工作的，仍有可能读取或写入错误的数据。

例子1

在读取ETC寄存器时，数据可能在更新。比如，如果寄存器中的数据是0x55555555.FFF，在读亚秒和秒寄存器之 间时，数据可能更新，读取的值可能为0x55555556.FFF，而不是0x55555556.000。

例子2

当访问某个寄存器时，数据正从内部计数器传输到用户寄存器。在这种情况下，数据更新和读操作可能仅相差几个 纳秒。虽然出现的概率很低，但当它真的发生时，则读取的数据是无效的。

例子3

执行写操作，同时内部计数器和用户寄存器之间正在传输数据。由于内部数据总线在传输过程中被占用，对DS1318内部任何寄存器的写操作都破坏数据(数据冲突)。在这种情况下，如果发生的时间差仅几个纳秒时，则用户寄存器中 的数据无效，直至244µs之后的再次更新为止。

例子4

当写计数器时，如果对所有计数器的写操作时间超过244µs，则更新操作将发生，必然增加先前写入寄存器中的数 据。

有几种办法可避免上述错误。DS1318包含两个控制位，用于避免在更新过程中进行读或者写操作。以下段落讨论这 些方法。

更新操作可能发生在读计数寄存器时。一种验证所读数据是否正确的方法是：以LSB到MSB的顺序读取对应的寄 存器，并存储结果，然后再次读取这些寄存器。如果发生了更新操作，则第一次读取数据和第二次读取数据不同。 如果数据不同，需要再次读取这些寄存器，直到前后数据匹配为止。如果使用了亚秒级寄存器，则每244µs发生一 次更新操作。如果仅使用了秒寄存器，则更新操作每秒一次(图1)。

当读计数器时，通过判断更新进行中(UIP)标志位，以避免出错。UIP每244µs置位一次，如果更新操作在61µs之内发生，则其值为1。当读计数寄存器时，应该判断UIP位。如果其值为1，应该延时读操作，直到UIP为0。如果UIP为0，则可以读取寄存器。应该在60µs之内读寄存器，以避免下一次更新操作(图2)。如果读寄存器程序的执行时间大于60µs (例如，程序被另一个程序中断，且执行时间大于60µs)，则必须注意应当确保数据是否有效。

另一种读寄存器的方法是使用UIP位和传输使能位(TE)。当TE位被设置为0时，将停止内部计数器和用户寄存器之间的数据传输，由于上次数据更新可能会被写TE位操作破坏，因此在改写TE位时，应当判断UIP位，避免发生更新操作。一旦TE被设置为0，数据还可以从寄存器中读出。由于更新被禁止，因而不必在意UIP位是否被设置，或者要花多长时间读取寄存器数据。这个例程可代替前面的例程，在那些应用中可能需要花费60µs以上的时间读取所有寄存器。

一旦数据被读出，应当设置TE位为1。允许数据更新。注意：为发生一次计时更新，传输使能应至少保持244µs。由于这个要求，因此采用这个方法不可能读到后续变化的亚秒0寄存器数据(图3)。

周期中断与时钟寄存器的更新保持同步。如果PF标志用作中断输出，则在数据更新后马上读取时钟寄存器。如果准备读取亚秒寄存器，则在244µs内不会遇到计时更新。如果仅使用秒寄存器，则下次更新将在1秒后发生。该程序可使用在时间和日期周期性更新的应用中，例如要求显示时间和日期。使用PF标志位驱动控制器的中断输入，允许系统在时间未发生变化时，执行其他的功能。

当往计数寄存器写数据时，可使用TE。当TE被写入1时，所有写入用户寄存器中的数据将传输到内部计数器。如果所有寄存器被写，则无需特别担心数据冲突。如果仅改写部分寄存器，相对于其余的寄存器，将可能产生读寄存器和获取有效数据的问题。在这种情况下，应当判断UIP位，以避免冲突。