基于DS3231时钟模块的stm32 Hal库程序，源码
关于DS3231模块介绍我在我的博客基于DS3231时钟模块的stm32 程序，源码中有介绍 ，大家可以自己看下。我这篇直接讲HAL的代码。
一、配置IO
/**
/**
******************************************************************************
* @file bsp_i2c_ds3231.h
* @author 兲涳
* @version V1.0
* @date 2020-11-18
* @brief 模拟i2c RTC(DS3231)应用函数bsp
******************************************************************************
* @attention
*
******************************************************************************
*/
/******************************************************************************
* @attention
*
******************************************************************************
*/
/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __I2C_DS3231_H
#define __I2C_DS3231_H
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#ifdef _I2C_DS3231_PUBLIC_
#define PEXT
#else
#define PEXT extern
#endif
/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
typedef struct
{
u8 hour;
u8 min;
u8 sec;
u32 year;
u8 month;
u8 day;
u8 week;
u16 temperature;
}_calendar_obj;
/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
/**************************I2C参数定义，I2C1或I2C2*****************************/
//#define DS3231_I2C_GPIO_APBxClock_FUN RCC_AHB1PeriphClockCmd
//#define DS3231_I2C_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOC
#define DS3231_I2C_SCL_PORT GPIOC
#define DS3231_I2C_SCL_PIN GPIO_PIN_10
#define DS3231_I2C_SDA_PORT GPIOC
#define DS3231_I2C_SDA_PIN GPIO_PIN_11
#define I2C_WR 0
#define I2C_RD 1
#define I2C_SCL_1() HAL_GPIO_WritePin(DS3231_I2C_SCL_PORT, DS3231_I2C_SCL_PIN,GPIO_PIN_SET)
#define I2C_SCL_0() HAL_GPIO_WritePin(DS3231_I2C_SCL_PORT, DS3231_I2C_SCL_PIN,GPIO_PIN_RESET)
#define I2C_SDA_1() HAL_GPIO_WritePin(DS3231_I2C_SDA_PORT, DS3231_I2C_SDA_PIN,GPIO_PIN_SET)
#define I2C_SDA_0() HAL_GPIO_WritePin(DS3231_I2C_SDA_PORT, DS3231_I2C_SDA_PIN,GPIO_PIN_RESET)
#define I2C_SDA_READ() HAL_GPIO_ReadPin(DS3231_I2C_SDA_PORT, DS3231_I2C_SDA_PIN)
/* STM32 I2C 快速模式 */
#define I2C_Speed 400000
/* 这个地址只要与STM32外挂的I2C器件地址不一样即可 */
#define I2Cx_OWN_ADDRESS7 0X0A
/* DS3231 地址定义 */
#define DS3231_ADDRESS 0xD0
/* DS3231寄存器地址 */
#define DS3231_SECOND 0x00 //秒
#define DS3231_MINUTE 0x01 //分
#define DS3231_HOUR 0x02 //时
#define DS3231_WEEK 0x03 //星期
#define DS3231_DAY 0x04 //日
#define DS3231_MONTH 0x05 //月
#define DS3231_YEAR 0x06 //年 0x06 //年
/* 闹铃1 */
#define DS3231_SALARM1ECOND 0x07 //秒
#define DS3231_ALARM1MINUTE 0x08 //分
#define DS3231_ALARM1HOUR 0x09 //时
#define DS3231_ALARM1WEEK 0x0A //星期/日
/* 闹铃2 */
#define DS3231_ALARM2MINUTE 0x0b //分
#define DS3231_ALARM2HOUR 0x0c //时
#define DS3231_ALARM2WEEK 0x0d //星期/日
#define DS3231_CONTROL 0x0e //控制寄存器
#define DS3231_STATUS 0x0f //状态寄存器
#define BSY 2 //忙
#define OSF 7 //振荡器停止标志
#define DS3231_XTAL 0x10 //晶体老化寄存器
#define DS3231_TEMPERATUREH 0x11 //温度寄存器高字节(8位)
#define DS3231_TEMPERATUREL 0x12 //温度寄存器低字节(高2位)
PEXT _calendar_obj calendar; //日历结构体
/* Exported functions ------------------------------------------------------- */
PEXT void I2C_DS3231_Init(void);
PEXT void i2c_Stop(void);
PEXT uint32_t I2C_DS3231_ByteWrite(u8 WriteAddr, u8 data);
PEXT uint8_t I2C_DS3231_DataRead(u8 ReadAddr);
PEXT uint8_t BCD_DEC(u8 val);
PEXT uint8_t DEC_BCD(u8 val);
PEXT void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte);
PEXT void I2C_DS3231_SetTime(u8 yea,u8 mon,u8 da,u8 we,u8 hou,u8 min,u8 sec);
PEXT void Time_Regulate_Get(_calendar_obj *tm);
PEXT void I2C_DS3231_getTime(void);
PEXT void I2C_DS3231_getTemperature(void);
PEXT void GregorianDay(_calendar_obj * tm);
#undef PEXT
#endif
/*********************************************END OF FILE**********************/
二、初始化与函数
#define _I2C_DS3231_PUBLIC_
#include "common.h"
/**
******************************************************************************
* @file bsp_i2c_ds3231.c
* @author 兲涳
* @version V1.0
* @date 2020-11-16
* @brief i2c RTC(DS3231)应用函数bsp
******************************************************************************
* @attention
*
******************************************************************************
*/
/**
* @brief 转换成BCD码
* @param None
* @retval 返回BCD码
*/
u16 B_BCD(u8 val)
{
u8 i,j,k;
i=val/10;
j=val%10;
k=j+(i<<4);
return k;
}
/**
* @brief I2C I/O配置
* @param None
* @retval None
*/
static void I2C_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
/* 使能与 I2C 有关的时钟 */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOC端口时钟
/* I2C_SCL、I2C_SDA*/
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_OD; //开漏输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH; //高速
GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11; //PC3
HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initure);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_SET); //初始化后置1
}
/**
* @brief I2C 外设(DS3231)初始化
* @param None
* @retval None
*/
void I2C_DS3231_Init(void)
{
I2C_GPIO_Config();
/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */
i2c_Stop();
}
/**
* @brief I2C总线位延迟，最快400KHz
* @param None
* @retval None
*/
static void i2c_Delay(void)
{
uint8_t i;
/*
下面的时间是通过逻辑分析仪测试得到的。
工作条件：CPU主频72MHz ，MDK编译环境，1级优化
循环次数为10时，SCL频率 = 205KHz
循环次数为7时，SCL频率 = 347KHz， SCL高电平时间1.5us，SCL低电平时间2.87us
循环次数为5时，SCL频率 = 421KHz， SCL高电平时间1.25us，SCL低电平时间2.375us
*/
for (i = 0; i < 10; i++);
}
/**
* @brief I2C总线启动信号
* @param None
* @retval None
*/
void i2c_Start(void)
{
/* 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号 */
I2C_SDA_1();
I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
I2C_SDA_0();
i2c_Delay();
I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
/**
* @brief I2C总线停止信号
* @param None
* @retval None
*/
void i2c_Stop(void)
{
/* 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 */
I2C_SDA_0();
I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
I2C_SDA_1();
}
/**
* @brief MCU向I2C总线设备发送8bit数据
* @param
* @arg _ucByte:发送的字节
* @retval None
*/
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte)
{
uint8_t i;
/* 先发送字节的高位bit7 */
for (i = 0; i < 8; i++)
{
if (_ucByte & 0x80)
{
I2C_SDA_1();
}
else
{
I2C_SDA_0();
}
i2c_Delay();
I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
I2C_SCL_0();
if (i == 7)
{
I2C_SDA_1(); // 释放总线
}
_ucByte <<= 1; /* 左移一个bit */
i2c_Delay();
}
}
/**
* @brief MCU从I2C总线设备读取8bit数据
* @param None
* @retval 读到的数据
*/
uint8_t i2c_ReadByte(void)
{
uint8_t i;
uint8_t value;
/* 读到第1个bit为数据的bit7 */
value = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
value <<= 1;
I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
if (I2C_SDA_READ())
{
value++;
}
I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
return value;
}
/**
* @brief MCU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号
* @param None
* @retval 返回0表示正确应答，1表示无器件响应
*/
uint8_t i2c_WaitAck(void)
{
uint8_t re;
I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
i2c_Delay();
I2C_SCL_1(); /* CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 */
i2c_Delay();
if (I2C_SDA_READ()) /* CPU读取SDA口线状态 */
{
re = 1;
}
else
{
re = 0;
}
I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
return re;
}
/**
* @brief MCU产生一个ACK信号
* @param None
* @retval None
*/
void i2c_Ack(void)
{
I2C_SDA_0(); /* CPU驱动SDA = 0 */
i2c_Delay();
I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
i2c_Delay();
I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
}
/**
* @brief MCU产生1个NACK信号
* @param None
* @retval None
*/
void i2c_NAck(void)
{
I2C_SDA_1(); /* CPU驱动SDA = 1 */
i2c_Delay();
I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
i2c_Delay();
I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
/**
* @brief 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在
* @param
* @arg _Address:设备的I2C总线地址
* @retval 返回值 0 表示正确， 返回1表示未探测到
*/
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address)
{
uint8_t ucAck;
I2C_DS3231_Init(); /* 配置GPIO */
i2c_Start(); /* 发送启动信号 */
/* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */
i2c_SendByte(_Address | I2C_WR);
ucAck = i2c_WaitAck(); /* 检测设备的ACK应答 */
i2c_Stop(); /* 发送停止信号 */
return ucAck;
}
//
/**
* @brief 写一个字节到I2C DS3231中
* @param
* @arg data:要写入的字节
* @arg WriteAddr:写地址
* @retval 返回1，表示写入成功.
*/
uint32_t I2C_DS3231_ByteWrite(u8 WriteAddr, u8 data)
{
/* 第1步：发起I2C总线启动信号 */
i2c_Start();
/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
i2c_SendByte(DS3231_ADDRESS| I2C_WR); /* 此处是写指令 */
/* 第3步：等待ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 第4步：发送寄存器地址 */
i2c_SendByte((uint8_t)WriteAddr);
/* 第5步：等待ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 第6步：开始写入数据 */
i2c_SendByte(data);
/* 第7步：等待ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 命令执行成功，发送I2C总线停止信号 */
i2c_Stop();
return 1;
cmd_fail: /* 命令执行失败后，发送停止信号 */
/* 发送I2C总线停止信号 */
i2c_Stop();
return 0;
}
/**
* @brief 从DS3231里面读取一个字节数据
* @param
* @arg data:存放从DS3231读取的数据
* @arg ReadAddr:读取数据的DS3231的地址
* @retval data:返回数据.
*/
uint8_t I2C_DS3231_DataRead(u8 ReadAddr)
{
uint8_t data;
/* 第1步：发起I2C总线启动信号 */
i2c_Start();
/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
i2c_SendByte(DS3231_ADDRESS|I2C_WR); /* 此处是写指令 */
/* 第3步：等待ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 第4步：发送DS3231寄存器地址 */
i2c_SendByte((uint8_t)ReadAddr);
/* 第5步：等待ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 第6步：产生第二次 I2C 起始信号 */
i2c_Start();
/* 第7步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
//i2c_SendByte(DS3231_ADDRESS | I2C_RD); /* 此处是读指令 */
i2c_SendByte(DS3231_ADDRESS | I2C_RD); /* 此处是读指令 */
/* 第8步：发送ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 第9步：读取数据 */
data = i2c_ReadByte();
i2c_NAck();
i2c_Stop();
return data;
cmd_fail: /* 命令执行失败后，发送停止信号 */
/* 发送I2C总线停止信号 */
i2c_Stop();
return 0;
}
/**
* @brief BCD(8421)转DEC.
* @param val：BCD码.
* @retval i：DEC码.
*/
uint8_t BCD_DEC(u8 val)
{
u8 i;
i= val&0x0f;
val >>= 4;
val &= 0x0f;
val *= 10;
i += val;
return i;
}
/**
* @brief BCD(8421)转DEC.
* @param val：DEC码.
* @retval k：BCD码.
*/
uint8_t DEC_BCD(u8 val)
{
u8 i,j,k;
i=val/10;
j=val%10;
k=j+(i<<4);
return k;
}
/**
* @brief 时间设置
* @param
* @arg 分别输入 年 月 日 星期 时 分 秒
* @retval 无
*/
void I2C_DS3231_SetTime(u8 yea,u8 mon,u8 da,u8 we,u8 hou,u8 min,u8 sec)
{
u8 temp=0;
yea-=2000;
temp=DEC_BCD(yea);
I2C_DS3231_ByteWrite(0x06,temp);
temp=DEC_BCD(mon);
I2C_DS3231_ByteWrite(0x05,temp);
temp=DEC_BCD(da);
I2C_DS3231_ByteWrite(0x04,temp);
// temp=DEC_BCD(we);
// I2C_DS3231_ByteWrite(0x03,temp);
temp=DEC_BCD(hou);
I2C_DS3231_ByteWrite(0x02,temp);
temp=DEC_BCD(min);
I2C_DS3231_ByteWrite(0x01,temp);
temp=DEC_BCD(sec);
I2C_DS3231_ByteWrite(0x00,temp);
}
/**
* @brief 获取时间
* @param
* @arg pBuffer:存放从DS3231读取的数据的缓冲区指针
* @arg ReadAddr:读取数据的DS3231的地址
* @arg NumByteToWrite:要从DS3231读取的字节数
* @retval 返回1，表示读取成功.
*/
void I2C_DS3231_getTime(void)
{
calendar.year=I2C_DS3231_DataRead(0x06);
calendar.year=BCD_DEC(calendar.year)+2000;
calendar.month=I2C_DS3231_DataRead(0x05);
calendar.month=BCD_DEC(calendar.month);
calendar.day=I2C_DS3231_DataRead(0x04);
calendar.day=BCD_DEC(calendar.day);
calendar.week=I2C_DS3231_DataRead(0x03);
calendar.week=BCD_DEC(calendar.week);
calendar.hour=I2C_DS3231_DataRead(0x02);
calendar.hour&=0x3f;
calendar.hour=BCD_DEC(calendar.hour);
calendar.min=I2C_DS3231_DataRead(0x01);
calendar.min=BCD_DEC(calendar.min);
calendar.sec=I2C_DS3231_DataRead(0x00);
calendar.sec=BCD_DEC(calendar.sec);
}
/**
* @brief 保存用户使用串口设置的时间
* @param
* @arg tm:用于设置RTC时间的结构体指针
* @retval
*/
void Time_Regulate_Get(_calendar_obj *tm)
{
uint32_t temp_num = 0;
uint8_t day_max=0 ;
printf("\r\n=========================设置时间==================");
do
{
printf("\r\n 请输入年份(Please Set Years),范围[2000~2255]，输入字符后请加回车:");
scanf("%d",&temp_num);
if(temp_num <2000 || temp_num >2255)
{
printf("\r\n 您输入的数字是:%d，不符合要求",temp_num);
}
else
{
printf("\n\r 年份被设置为: %d\n\r", temp_num);
temp_num-=2000;
DEC_BCD(temp_num);
tm->year = temp_num;
break;
}
}while(1);
do
{
printf("\r\n 请输入月份(Please Set Months):范围[1~12]，输入字符后请加回车:");
scanf("%d",&temp_num);
if(temp_num <1 || temp_num >12)
{
printf("\r\n 您输入的数字是:%d，不符合要求",temp_num);
}
else
{
printf("\n\r 月份被设置为: %d\n\r", temp_num);
DEC_BCD(temp_num);
tm->month = temp_num;
break;
}
}while(1);
/*根据月份计算最大日期*/
switch(tm->month)
{
case 1:
case 3:
case 5:
case 7:
case 8:
case 10:
case 12:
day_max = 31;
break;
case 4:
case 6:
case 9:
case 11:
day_max = 30;
break;
case 2:
/*计算闰年*/
if(((tm->year+2000)%4==0) &&
(((tm->year+2000)%100!=0) || ((tm->year+2000)%400==0)))
{
day_max = 29;
} else
{
day_max = 28;
}
break;
}
do
{
printf("\r\n 请输入日期(Please Set Months),范围[1~%d]，输入字符后请加回车:",day_max);
scanf("%d",&temp_num);
if(temp_num <1 || temp_num >day_max)
{
printf("\r\n 您输入的数字是:%d，不符合要求",temp_num);
}
else
{
printf("\n\r 日期被设置为: %d\n\r", temp_num);
DEC_BCD(temp_num);
tm->day = temp_num;
break;
}
}while(1);
GregorianDay( tm );
do
{
printf("\r\n 请输入时钟(Please Set Hours),范围[0~23]，输入字符后请加回车:");
scanf("%d",&temp_num);
if( temp_num >23)
{
printf("\r\n 您输入的数字是:%d，不符合要求",temp_num);
}
else
{
printf("\n\r 时钟被设置为: %d\n\r", temp_num);
DEC_BCD(temp_num);
tm->hour = temp_num;
break;
}
}while(1);
do
{
printf("\r\n 请输入分钟(Please Set Minutes),范围[0~59]，输入字符后请加回车:");
scanf("%d",&temp_num);
if( temp_num >59)
{
printf("\r\n 您输入的数字是:%d，不符合要求",temp_num);
}
else
{
printf("\n\r 分钟被设置为: %d\n\r", temp_num);
DEC_BCD(temp_num);
tm->min = temp_num;
break;
}
}while(1);
do
{
printf("\r\n 请输入秒钟(Please Set Seconds),范围[0~59]，输入字符后请加回车:");
scanf("%d",&temp_num);
if( temp_num >59)
{
printf("\r\n 您输入的数字是:%d，不符合要求",temp_num);
}
else
{
printf("\n\r 秒钟被设置为: %d\n\r", temp_num);
DEC_BCD(temp_num);
tm->sec = temp_num;
break;
}
}while(1);
__HAL_UART_ENABLE_IT(&UART1_Handler,UART_IT_RXNE); //开启接收中断
}
/**
* @brief 获取温度
* @param 无
* @retval 无
*/
void I2C_DS3231_getTemperature(void)
{
I2C_DS3231_ByteWrite(DS3231_CONTROL, 0x20|0x05);
calendar.temperature=I2C_DS3231_DataRead(DS3231_TEMPERATUREH);
}
/*计算公历天数得出星期*/
void GregorianDay(_calendar_obj * tm)
{
int leapsToDate;
int lastYear;
int day;
int MonthOffset[] = { 0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334 };
lastYear=tm->year-1;
/*计算从公元元年到计数的前一年之中一共经历了多少个闰年*/
leapsToDate = lastYear/4 - lastYear/100 + lastYear/400;
/*如若计数的这一年为闰年，且计数的月份在2月之后，则日数加1，否则不加1*/
if((tm->year%4==0) &&
((tm->year%100!=0) || (tm->year%400==0)) &&
(tm->month>2)) {
/*
* We are past Feb. 29 in a leap year
*/
day=1;
} else {
day=0;
}
day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->month-1] + tm->day; /*计算从公元元年元旦到计数日期一共有多少天*/
tm->week=day%7; //算出星期
}
/*********************************************END OF FILE**********************/
三、函数调用（我用标准库的代码，如果在hal库有问题自己改下。调用方式是一样的）
/**
******************************************************************************
* @file main.c
* @author 兲涳
* @version V1.0
* @date 2020-11-16
* @brief
******************************************************************************
* @attention
* I2C_2 RTC(DS3231)测试，测试信息通过USART1打印在电脑调试助手上，通过串口设置时间
* ！！！串口输入 t 回车 ，进行设置时间。
******************************************************************************
*/
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_i2c_ds3231.h"
#include
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
uint8_t i=0;
extern _calendar_obj calendar; //日历结构体
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
#define SOFT_DELAY Delay(0x4FFFFF);
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
void Delay(__IO u32 nCount);
/**
* @brief 主函数
* @param 无
* @retval 无
*/
int main(void)
{
/* 初始化USART 配置模式为 115200 8-N-1 */
USART_Config();
printf("\nDS3231 RTC时钟\n");
/* I2C 外设初(DS3231)始化 */
I2C_DS3231_Init();
// I2C_DS3231_SetTime(20,8,24,1,13,43,20);
while(1)
{
SOFT_DELAY;
if(i==1)
{
Time_Regulate_Get( &calendar );
I2C_DS3231_SetTime(calendar.year, calendar.month, calendar.date, calendar.week, calendar.hour, calendar.min, calendar.sec);
i=0;
}
I2C_DS3231_getTime(); //获取时间
I2C_DS3231_getTemperature(); //获取温度
printf("%d年%d月%d日%d时%d分%d秒 星期%d 温度%d\n",calendar.year+2000,calendar.month,calendar.date,\
calendar.hour,calendar.min,calendar.sec,calendar.week,calendar.temperature);//打印到串口屏不能有printf("\n");换行！！！
}
}
/**
* @brief 延时函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void Delay(__IO uint32_t nCount) //简单的延时函数
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
/*********************************************END OF FILE**********************/