基于AM3359 和WinCE7.0平臺的RTC時鐘設計與實現

袁霞+蒲實

摘要：以運行Windows CE7.0操作系統的AM3359主板為開發平臺，介紹了AM3359處理器、Windows CE7.0系統架構和硬件接口電路，詳細闡述了在嵌入式平臺WinCE7.0操作系統中DS1388芯片驅動程序設計原理和實現過程。該軟件已應用在某縫制終端系列設備中，為系統提供精準的實時時鐘功能。

關鍵詞：AM3359處理器；WinCE7.0；RTC時鐘；DS1388芯片

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A

文章編號：16727800（2017）004013504

0引言

當AM3359處理器自帶RTC時鐘不能滿足用戶更高要求，或因PMIC輸出電壓不正常導致RTC功能受到影響時，需要在PCB布局中添加單獨的RTC芯片DS1388，直接由電池供電，以保證系統能正確設置、保存、獲取實時時間，掉電不消失。對于外接DS1388芯片，AM3359處理器BSP包中自帶的RTC驅動程序不能實現DS1388芯片的實時時鐘功能，需對RTC時鐘驅動重新編寫，完成芯片寄存器配置、實時時鐘讀寫以及初始化功能。

1平臺介紹

1.1AM3359處理器

AM3359是TI（德州儀器）基于 ARM Cortex-A8內核的32位 RISC微處理器，支持主頻275-MHz、500-MHz、600-MHz和 720-MHz，因其價格便宜，支持操作系統齊全等特性，在工業控制、醫療電子、數控、汽車電子等行業的環境惡劣場合中廣泛應用[1]，功能框架如圖1所示。

1.2WinCE7.0操作系統

Windows Embedded Compact 7簡稱WinCE7.0，是一種安全可靠的實時高性能嵌入式操作系統，其將最新的網絡、多媒體和通信技術封裝于小型設備中，具有搶占式多任務執行特性和強大的通訊能力。WinCE7擁有Windows 7特點，支持虛擬內存機制，按需分配內存和內存映射文件，專門為信息設備、移動計算、消費類電子產品和嵌入式應用等非PC領域而設計，為不同的應用和設備提供強大的可定制功能。WinCE7作為微軟最新一代Windows CE操作系統，提供了新的功能和特性，適用于更為廣泛的設備類別和應用場景，為消費者提供更友好的人機界面和用戶體驗[2]。

基于Windows CE的嵌入式系統采用四層體系結構，具有層次性強、可移植性好、組件可剪裁、強調編程接口和支持上層應用等特點。系統從下而上分為硬件層、OEM 硬件適配層、操作系統服務層、應用層[3]，系統架構如圖2所示。

OAL部分負責Windows CE與硬件通信，它與CPU、中斷、內存、時鐘和調試口等核心設備相關，用于屏蔽CPU平臺細節，保證操作系統內核的可移植性[3]。RTC時鐘驅動在OAL層中開發實現。

DS1388 I2C實時時鐘（RTC）、監控器、EEPROM是一個多功能器件，提供時鐘/日歷、可編程看門狗定時器、具有復位功能的電源監視器和512字節EEPROM。時鐘部分可提供百分之一秒、秒、分鐘和小時等信息，工作于24小時制式或帶AM/PM指示的12小時制式。日歷部分提供星期、日、月和年信息。對少于31天的月份，可對月末日期自動調整，包括對閏年的校正。看門狗定時器可對沒有響應的微處理器復位。可以以10ms為間隔，在0.01-99.99秒范圍內編程。經過溫度補償的電壓基準和比較器電路對VCC狀態進行監視。如果探測到主電源失效，器件自動切換至備份電源，驅動復位輸出為有效狀態。在失去VCC情況下，備份電源維持時鐘/日歷部分繼續工作。當VCC恢復至正常電平時，復位輸出繼續保持為低一段時間，以等待電源和處理器工作穩定。器件還具有一個按鍵式復位控制器[4]，可通過I2C串行接口訪問該器件。RTC計算百分秒、秒、分、時、星期、日期、月和年，閏年修正有效期至2100年。

1.4開發環境

本文硬件平臺采用英蓓特提供的Devkit8600評估板，對某縫制設備終端訂制AMM3359開發板，軟件使用Devkit8600提供的BSP包并針對應用進行適配，基于Windows Embedded Compact7操作系統 和Visual Studio 2008進行芯片驅動程序開發。

2硬件接口電路設計

DS1388芯片與 AM3359處理器之間使用I2C總線進行連接通信，芯片的SCL腳和SDA腳分別與處理器的I2C0_SCL腳和I2C0_SDA腳相連，其它外圍電路不作描述。硬件接口電路設計如圖3所示。

3RTC時鐘驅動程序設計與實現

WinCE7.0中 RTC時鐘驅動是在OEM接口層即OAL層實現的，其源代碼位置在：＼＼WINCE700＼＼platform＼＼common＼＼src＼＼soc＼＼COMMON_TI_V1＼＼COMMON_TI_AMXX＼＼OAL＼＼OALRTC＼＼oalrtc.c文件中。

3.1工作原理

應用層程序調用操作系統層的應用API，通過OAL層的RTC時鐘驅動操作DS1388時鐘芯片，通過轉碼算法達到控制RTC實時時鐘目的，詳細流程見圖4。

3.2I2C總線驅動

處理器外接RTC的時鐘芯片通過I2C總線進行訪問，本文通過使用I2C總線操作DS1388芯片寄存器，因此需確保I2C總線驅動正常運行。BSP包中I2C驅動已全部實現并通過測試，本文不再詳述I2C驅動程序原理和實現過程。

3.3BCD與BIN轉碼

BIN碼就是二進制編碼，用二進制記錄數據； BCD碼亦稱二進碼十進數或二、十進制代碼，就是用4位二進制數表示1位十進制數的編碼。最常用的BCD編碼使用0-9這10個數值的二進碼表示。〖BT3〗3.3.1BCD碼轉BIN碼算法bin = bcd低四位數值+bcd高四位值*10static UINT8 BCDtoBIN（UINT8 bt）{ return （bt & 0xf） + （（（bt & 0xf0） >> 4）* 10）； }

3.3.2BIN碼轉BCD碼算法bcd 高四位= bin/10；bcd 低四位= bin%10static UINT8 BINtoBCD（UINT8 bt）{ return （（（bt/10） << 4） | （bt % 10））；}

3.4時鐘設計與實現

在WinCE7.0中，RTC驅動主要實現3個重要函數：①設置當前時間：BOOL OEMSetRealTime（ SYSTEMTIME *pSystemTime ）；②獲取當前時間：BOOL OEMGetRealTime（SYSTEMTIME *pSystemTime）；③設置報警時間：BOOL OEMSetAlarmTime（SYSTEMTIME *pSystemTime ）。本文主要實現當前時間的設置和獲取，以及芯片初始化功能[5]。

3.4.1參數宏定義對照DS1388芯片手冊，芯片寄存器定義如下：// Global variables#define MILLISECONDS_DS1388 0x0// MilliSeconds Register#define SECONDS_DS1388 0x1// Seconds Register#define MINUTES_DS1388 0x2 // Minutes Register……//定義時、周、天、月、年寄存器地址#define FLAG_REG 0xB// 芯片標識寄存器#define CTRL_REG 0xC// 芯片控制寄存器#define BASE_YEAR_DS1388 2000 //系統初始時間#define MAX_YEARS 99static void *g_hI2C = NULL；OMAP_DEVICE i2cdev = 4 ；//I2C0設備號static UINT16 g_devAddr = 0x0068；//Write Mode，0xD1 ：Read Modestatic UINT16 g_baseYear = 2000；

3.4.2設置時鐘函數實現

BOOL RTC_SetTime（LPSYSTEMTIME time）{ UCHAR cmdBuffer[8]； //依次將年月日、周、天、時分秒等數據從BIN碼轉變為BCD碼 cmdBuffer[SECONDS_DS1388] = （UINT32）BINtoBCD（（UINT8）time->wSecond）；…… cmdBuffer[WEEK_DS1388] = （UINT32）BINtoBCD（（UINT8）time->wDayOfWeek）； if（ RTCI2CWrite（0，cmdBuffer，8）==FALSE）//通過I2C總線將數據寫入芯片寄存器 { OALMSG（1，（L"RTC_SetTime（）：Failed to write the date/time to the RTC.＼＼r＼＼n"））； return FALSE； }}

3.4.3獲取時鐘函數實現

BOOL RTC_GetTime（LPSYSTEMTIME time）{ UCHAR receiveBuffer[8]； if （RTCI2CRead（0，receiveBuffer，8） == FALSE） {//通過I2C總線從芯片寄存器中讀取當前時間}//將BCD碼轉變成上層應用識別的BIN碼并分別賦值給時間結構體time的各個元素 time->wSecond = BCDtoBIN（（UINT8）（receiveBuffer[SECONDS_DS1388] & 0x7F））；…… time->wDayOfWeek = BCDtoBIN（（UINT8）（receiveBuffer[WEEK_DS1388] & 0x7F））； time->wMilliseconds = 0；； return TRUE；}

3.4.4RTC時鐘初始化實現

BOOL OAL3XX_RTCInit（UINT32 rtc_base_pa，DWORD rtc_irq）{ OALI2CInit（4）；//I2C初始化 g_hI2C = I2COpen（i2cdev）；//打開I2C RTCI2CWrite（CTRL_REG，&buf，1）； // 設置 DS1388 控制寄存器}

4測試

4.1時鐘測試設置

當WinCE啟動后，會在界面右下角看到時間顯示。在界面中設置時間，系統就會調用OEMSetRealTime將設置的時間寫入到RTC模塊并保存。測試情況如下： 開機初始化時間為2000.1.1 12：00，如圖5所示。設置時間為2016.8.17 8：54：25，保存，如圖6所示。 間隔幾分鐘后再次開機時間為2016.8.17 8：56：35，如圖7所示，測試結果表明實時時鐘設置運行成功。

4.2時鐘測試獲取

WinCE啟動后，默認情況下系統會每隔一段時間調用OEMGetRealTime函數獲得系統時間，這種方式稱為hardware mode。同樣用戶也可以通過調用Windows時鐘基本API，即編寫測試程序調用OEMGetRealTime獲取當前時間，每隔1秒顯示一次當前時間，部分代碼如下：

void Ctimer_testDlg：：OnTimer（UINT_PTR nIDEvent）{ SYSTEMTIME Time ，CString str，LPCTSTR lpctstr； GetLocalTime（&Time）；//獲取當前時間 //顯示當前時間 str.Format（_T（"%04d.%02d.%02d %02d：%02d：%02d"）， Time.wYear，Time.wMonth，Time.wDay， Time.wHour，Time.wMinute，Time.wSecond ）； lpctstr = str.GetBuffer（str.GetLength（）+1）； str.ReleaseBuffer（）； SetDlgItemText（IDC_TIME，lpctstr）； CDialog：：OnTimer（nIDEvent）；//實時顯示}

測試結果如圖8所示。

5結語

本文介紹了WinCE系統結構和RTC時鐘工作原理，以外接DS1388 RTC時鐘芯片為例，闡述了在AM3359和WinCE7.0平臺下，DS1388時鐘芯片驅動程序的設計實現過程，并通過設置時間和獲取時間測試驗證了驅動程序。驅動程序運行穩定可靠，滿足設計要求。

參考文獻：[1]劉洪濤，鄒南.ARM處理器開發詳解[M].北京：電子工業出版社，2012.

[2]Texas Instruments.AM335X arm Cortex-A8 mMicroprocessors （MPUs） technical reference manual[Z].Literature Number：SPRUH73H，2011.

[3]尹成，黃永兵，胡耀文，等.Windows CE 7開發實戰詳解[M].北京：人民郵電出版社，2012.

[4]李紅，馮慶勝，曾潔.實時時鐘芯片DS1388的原理和應用[J].電子元器件應用，2006（1）：7274.

[5]周建設.Windows CE 設備驅動及BSP開發指南[M].北京：中國電力出版社，2009.

（責任編輯：杜能鋼）