《手把手教你学51单片机-C语言版》之十五----实时时钟DS1302

在前面的课程中我们已经了解到了不少关于时钟的概念，比如我们用的单片机的主时钟是11.0592M、I2C总线有一条时钟信号线SCL等，这些时钟本质上都是一个某一频率的方波信号。那么除了这些在前面新学到的时钟概念外，还有一个我们早已熟悉的不能再熟悉的时钟概念——“年-月-日时:分:秒”，就是我们的钟表和日历给出的时间，它的重要程度我想就不需要多说了吧，在单片机系统里我们把它称作实时时钟，以区别于前面提到的几种方波时钟信号。实时时钟，有时也被称作墙上时钟，很形象的一个名词，对吧，大家知道它们讲的一回事就行了。本章，我们将学习实时时钟的应用，有了它，你的单片机系统就能在漫漫历史长河中找到自己的时间定位啦，可以在指定时间干某件事，或者记录下某事发生的具体时间，等等。除此之外，本章还会学习到C语言的结构体，它也是C语言的精华部分，我们通过本章先来了解它的基础，后面再逐渐达到熟练、灵活运用它，你的编程水平会提高一个档次哦。

1.1BCD码的概念

在日常生产生活中用的最多的数字是十进制数字，而单片机系统的所有数据本质上都是二进制的，所以聪明的前辈们就给我们创造了BCD码。

BCD码(Binary-CodedDecimal)亦称二进码十进制数或二-十进制代码。用4位二进制数来表示1位十进制数中的0～9这10个数字。是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。BCD码这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码，使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。我们前边讲过十六进制和二进制本质上是一回事，十六进制仅仅是二进制的一种缩写形式而已。而十进制的一位数字，从0到9，最大的数字就是9，再加1就要进位，所以用4位二进制表示十进制，就是从0b0000到0b1001，不存在0b1010、0b1011、0b1100、0b1101、0b1110、0b1111这6个数字。BCD码如果到了0b1001，再加1的话，数字就变成0b00010000这样了，相当于用了8位的二进制数字表示了2位的十进制数字。

BCD码的应用还是非常广泛的，比如我们这节课要学的实时时钟，日期时间在时钟芯片中的存储格式就是BCD码，当我们需要把它记录的时间转换成可以直观显示的ASCII码时（比如在液晶上显示），就可以省去一步由二进制的整型数到ASCII的转换过程，而直接取出表示十进制1位数字的4个二进制位然后再加上0x30就可组成一个ASCII码字节了，这样就会方便的多，在后面的实际例程中将看到这个简单的转换。

1.2SPI时序初步认识

UART、I2C和SPI是单片机系统中最常用的三种通信协议。前边我们已经学了UART和I2C通信协议，这节课我们来学习剩下的SPI通信协议。

SPI是英语SerialPeripheralInterface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI是一种高速的、全双工、同步通信总线，标准的SPI也仅仅使用4个引脚，常用于单片机和EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器等器件的通信。SPI通信原理比I2C要简单，它主要是主从方式通信，这种模式通常只有一个主机和一个或者多个从机，标准的SPI是4根线，分别是SSEL（片选，也写作SCS）、SCLK（时钟，也写作SCK）、MOSI（主机输出从机输入MasterOutput/SlaveInput）和MISO（主机输入从机输出MasterInput/SlaveOutput）。

SSEL：从设备片选使能信号。如果从设备是低电平使能的话，当拉低这个引脚后，从设备就会被选中，主机和这个被选中的从机进行通信。

SCLK：时钟信号，由主机产生，和I2C通信的SCL有点类似。

MOSI：主机给从机发送指令或者数据的通道。

MISO：主机读取从机的状态或者数据的通道。

在某些情况下，我们也可以用3根线的SPI或者2根线的SPI进行通信。比如主机只给从机发送命令，从机不需要回复数据的时候，那么MISO就可以不要；而在主机只读取从机的数据，不需要给从机发送指令的时候，那MOSI就可以不要；当一个主机一个从机的时候，从机的片选有时可以固定为有效电平而一直处于使能状态，那么SSEL就可以不要；此时如果再加上主机只给从机发送数据，那么SSEL和MISO都可以不要；如果主机只读取从机送来的数据，SSEL和MOSI都可以不要。

3线和2线的SPI大家要知道怎么回事，实际使用也是有应用的，但是当我们提及SPI的时候，一般都是指标准SPI，都是指4根线的这种形式。

SPI通信的主机也是我们的单片机，在读写数据时序的过程中，有四种模式，要了解这四种模式，首先我们得学习以下两个名词。

CPOL:ClockPolarity，就是时钟的极性。时钟的极性是什么概念呢？通信的整个过程分为空闲时刻和通信时刻，如