基于模拟I2C协议驱动SD3078时钟芯片

基于模拟I2C协议驱动SD3078时钟芯片

一、硬件连接方案

1. 引脚映射（以STM32为例）

2. 电路设计要点

• 上拉电阻：SCL/SDA需接4.7kΩ上拉电阻
• 滤波电容：VDD与GND间并联10μF电解电容+0.1μF陶瓷电容
• 电平匹配：STM32的GPIO为3.3V电平，与SD3078兼容

二、模拟I2C核心函数

1. I2C底层驱动

#define SDA_IN()  {GPIOB->MODER &= ~0x0C000000; GPIOB->PUPDR &= ~0x0C000000;}  // 浮空输入
#define SDA_OUT() {GPIOB->MODER |= 0x08000000;  GPIOB->PUPDR &= ~0x0C000000;}  // 推挽输出

void I2C_Delay(uint32_t us) {
   
    for(volatile uint32_t i=0; i<us*10; i++);  // 1us精度延时
}

// 产生起始信号
void I2C_Start() {
   
    SDA_OUT();
    SDA_H();
    SCL_H();
    I2C_Delay(5);
    SDA_L();
    I2C_Delay(5);
    SCL_L();
}

// 产生停止信号
void I2C_Stop() {
   
    SDA_OUT();
    SDA_L();
    SCL_H();
    I2C_Delay(5);
    SDA_H();
    I2C_Delay(5);
}

// 发送一个字节
uint8_t I2C_SendByte(uint8_t byte) {
   
    uint8_t ack;
    SDA_OUT();
    for(uint8_t i=0; i<8; i++) {
   
        if(byte&0x80) SDA_H(); else SDA_L();
        SCL_H();
        I2C_Delay(5);
        SCL_L();
        byte <<= 1;
    }
    // 接收ACK
    SDA_IN();
    SCL_H();
    I2C_Delay(5);
    ack = (GPIOB->IDR & 0x00000080) ? 1 : 0;
    SCL_L();
    return ack;
}

2. SD3078专用函数

#define SD3078_ADDR 0x64  // 7位地址

// 发送控制字节
void SD3078_WriteCtrl(uint8_t ctrl) {
   
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(SD3078_ADDR<<1 | 0);  // 写模式
    while(I2C_SendByte(ctrl) != 0);     // 等待ACK
    I2C_Stop();
}

// 写入寄存器
void SD3078_WriteReg(uint8_t reg, uint8_t val) {
   
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(SD3078_ADDR<<1 | 0);
    I2C_SendByte(reg);
    I2C_SendByte(val);
    I2C_Stop();
}

// 读取寄存器
uint8_t SD3078_ReadReg(uint8_t reg) {
   
    uint8_t val;
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(SD3078_ADDR<<1 | 0);
    I2C_SendByte(reg);
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(SD3078_ADDR<<1 | 1);
    val = I2C_RecvByte(1);  // 发送ACK
    I2C_Stop();
    return val;
}

三、时间设置与读取

1. 时间数据结构

typedef struct {
   
    uint8_t sec;
    uint8_t min;
    uint8_t hour;
    uint8_t day;
    uint8_t date;
    uint8_t month;
    uint8_t year;
} RTC_TIME;

2. 时间设置函数

void SD3078_SetTime(RTC_TIME *time) {
   
    SD3078_WriteCtrl(0x10);  // 写使能
    SD3078_WriteReg(0x00, BCD(time->sec));
    SD3078_WriteReg(0x01, BCD(time->min));
    SD3078_WriteReg(0x02, BCD(time->hour));
    SD3078_WriteReg(0x03, BCD(time->day));
    SD3078_WriteReg(0x04, BCD(time->date));
    SD3078_WriteReg(0x05, BCD(time->month));
    SD3078_WriteReg(0x06, BCD(time->year%100));
    SD3078_WriteCtrl(0x00);  // 写禁止
}

3. 时间读取函数

void SD3078_GetTime(RTC_TIME *time) {
   
    time->sec  = BCD2DEC(SD3078_ReadReg(0x00));
    time->min  = BCD2DEC(SD3078_ReadReg(0x01));
    time->hour = BCD2DEC(SD3078_ReadReg(0x02));
    time->day  = BCD2DEC(SD3078_ReadReg(0x03));
    time->date = BCD2DEC(SD3078_ReadReg(0x04));
    time->month= BCD2DEC(SD3078_ReadReg(0x05));
    time->year = 2000 + BCD2DEC(SD3078_ReadReg(0x06));
}

四、关键调试技巧

1. 逻辑分析仪验证

• 捕获SCL/SDA信号，检查： 起始条件：SCL高电平时SDA下降沿 停止条件：SCL高电平时SDA上升沿 数据有效性：SCL高电平时SDA保持稳定

2. 常见问题处理

五、完整工程结构

SD3078_Driver/
├── Src/
│   ├── main.c          # 主程序
│   ├── i2c.c           # 模拟I2C驱动
│   └── sd3078.c        # SD3078协议实现
├── Inc/
│   ├── i2c.h           # I2C函数声明
│   └── sd3078.h        # SD3078函数声明
└── Middlewares/
    └── RTC_Config/     # 时间配置工具

六、扩展功能实现

1. 闹钟功能

void SD3078_SetAlarm(uint8_t hour, uint8_t min) {
   
    SD3078_WriteReg(0x0B, 0x80 | BCD(hour));  // 启用报警1
    SD3078_WriteReg(0x0C, 0x80 | BCD(min));
}

// 中断处理
void EXTI0_IRQHandler() {
   
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)) {
   
        // 处理报警事件
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}

2. 电池电量检测

uint8_t SD3078_GetBattery() {
   
    return SD3078_ReadReg(0x1B) & 0x0F;  // 读取BAT_L8寄存器低4位
}

参考代码 SD3078时钟芯片，模拟I2C读写程序 www.youwenfan.com/contentalf/69816.html

七、性能优化方案

1. 总线速度提升

   通过调整延时函数实现400kHz通信：

   #define I2C_DELAY_US 2  // 400kHz对应2μs高电平
   

2. DMA传输支持

   使用STM32 DMA实现批量数据传输：

   DMA1_Channel2->CNDTR = 7;  // 传输7字节时间数据
   DMA1_Channel2->CMAR = (uint32_t)time_buf;
   DMA1_Channel2->CPAR = (uint32_t)&GPIOB->ODR;