DS1302时钟模块通信原理（SPI总线）

学过SPI总线后，不难发现SPI总线通信时序与DS1302通信时序有相似之处。

关于SPI总线的内容请参考：https://blog.csdn.net/cax1165/article/details/87001618

然而DS1302模块却仅有三根线，事实上，DS1302的通信是SPI的变异种类，它采用了SPI的通信时序，但是通信的时候没有完全按照SPI的规则来，下面我们将逐步分析DS1302的变异SPI通信方式

首先来看DS1302单字节写入操作（图一）：

然后我们再对比一下CPOL=0并且CPHA=0的情况下的SPI的操作时序（图二）：

在两者的通信时序中，使能信号是相反的。对于通信写数据，都是在SCK的上升沿，从机进行采样，下降沿的时候，主机发送数据（为什么从机是在上升沿采样，请看下文注释1）。DS1302的时序里，单片机要预先写一个字节指令，指明要写入的寄存器的地址以及后续的操作是写操作，然后再写入一个字节的数据。

注释1：DS1302时序图时钟信号上的箭头是针对DS1302而言的，即：时钟模块在箭头进行数据采样或数据输出。同样，在非箭头处，主机（单片机）进行数据采样或数据输出。而上图时序图为写数据，即时钟模块接收数据，因此时钟模块在箭头处进行的是数据采样工作（接收单片机输出的数据）。单片机向外发送数据，因此主机在下降沿进行的是数据输出工作。

对于DS1302的单字节读操作，时序图如下：

需要注意的是：

一、DS1302的单字节读操作分为两步，第一步主机向从机写入地址（与上文中单字节写操作的时序图相同），第二步DS1302才开始向主机发送数据。观察第二步时序图中时钟信号上面的箭头可以发现，DS1302在下降沿向外传输数据（根据上文中对于箭头的解释，此时正在进行读操作，即DS1302向单片机发送数据，所以时钟模块此时进行的是数据传输工作）。那么在没有箭头的上升沿，单片机进行的则是数据采样工作。

二、我们的单片机没有标准的SPI接口，和I2C一样需要用IO口来模拟通信过程。在读DS1302的时候，理论上SPI是上升沿读取，但是我们的程序是用IO口模拟的，所以数据的读取和时钟沿的变化不可能同时了，必然就有一个先后顺序。通过实验发现，如果先读取IO线上的数据，再拉高SCLK产生上升沿，那么读到的数据一定是正确的，而颠倒顺序后数据就有可能出错。这个问题产生的原因还是在于DS1302的通信协议与标准SPI协议存在的差异造成的，如果是标准SPI的数据线，数据会一直保持到下一个周期的下降沿才会变化，所以读取数据和上升沿的先后顺序就无所谓了；但DS1302的IO线会在时钟上升沿后被DS1302释放，也就是撤销强推挽输出变为弱下拉状态，而此时在51单片机引脚内部上拉的作用下，IO线上的实际电平会慢慢上升，从而导致在上升沿产生后再读取IO数据的话就可能出错。因此这里的程序我们按照先读取IO数据，再拉高SCLK产生上升沿的顺序。

最后需要注意的是：只有在SCLK为低电平时，才能将CE置为高电平。因为SCLK连接的是单片机IO口，默认情况下为高电平。若CE置为高电平（置为高电平后DS1302开始工作）后将SCLK拉低，这相当于在时钟模块开始工作后，SCLK来了一个下降沿，这与时序图是不符合的。