至芯FPGA入门课程之《 实时时钟 》设计

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《 实时时钟 》设计

设计背景：

DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V~5.5V。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 RAM数据。DS1302 内部有一个 31×8 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。

设计原理: 

DS1302 芯片的封装如下

它有8个引脚，在我们的设计中我们只要驱动3个引脚就可以了，另外的引脚都是我们的硬件相连接的，和 FPGA 连接的有时钟先 sclk,串行数据数据接口 IO，以及 CE.其工作原理就是在数据的传送过程中先把 CE 拉高，在每个数据的上升沿写入数据，在下降沿输入数据，一次只能读写一位数据。最初我们通过一个 8 位的控制指令来选择读写，如果控制指令是单字节模式，连续的 8 个脉冲上升沿写入，下降沿读出数据，一次只能读取一个字节，如果是突发模式通过连续的脉冲一次性的写完 7 个字节的时间寄存器也可以一次性的读完 8--328 位的 ram 数据控制指令有 8 位，第七位必须为高，如果是 0 写入被禁止，第六位0是对时钟寄存器的读写操作，为1对是控制对RAM区的读写操作。bit1 -- 5 是对相关寄存器的操作，bit0 是读写操作,

各个寄存器的的设置，和每位的表示如下图，图中高速我们读写时控制字是多少以及写入寄存器的地址，和写入的 8 位的时间表示我们可以通过下表来设置一个初始的时间

涓流寄存器主要决定了 DS1302 的充电特性，涓流充电选择位 4--7位，1010 涓流充电其他禁止充电，二级管选择位 3--2 位，电阻选择1--0 位具体的选择如下表

突发模式下，表示我们可以连续写，连读，连续写时必须写满 7个时钟寄存器

时序图如下，是 SPI 通信

下表表示数据传送过程中数据的延迟，时钟的周期等时间

本次设计是通过配置 DS1302 芯片来实现实时时钟的监测，我们通过通过控制 2 个按键来选择我们要在数码管上显示的时间，按下按键

1 我们来显示周几，按下按键 2 来显示年月日，不按显示时分秒，这样显示复合我们的数字表的显示.我的思路是先打开写保护，一个一个寄存器的写进去，然后关闭写保护，然后再读出数据

设计架构图:

设计代码: 

顶层模块:

设计模块：

仿真图：

我们的测试图中我们可以清楚的看到我们在发送的寄存器命令，时收回总线控制权，读数据时释放了总线控制权

下图中是突发读的时序图，我的设计是我们一个一个的写寄存器，必须写满 7 个时钟寄存器，然后突发的读，突发读的时候拉高 ce 然后不停的读接收数据就行了

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