GD32的IIC读写

最新推荐文章于 2025-05-02 16:50:33 发布

四代目水门

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分类专栏：嵌入式单片机开发文章标签：单片机嵌入式硬件

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引言

在嵌入式开发中，实时时钟（RTC）模块是记录时间的关键组件。本文基于GD32F4xx微控制器和PCF8563 RTC芯片，详细讲解如何实现高精度时间记录与显示。通过SysTick定时器实现延时功能，并结合I2C通信协议与PCF8563交互，最终实现每秒打印当前时间的功能。

硬件与开发环境

主控芯片：GD32F450（Cortex-M4内核，主频120MHz）
RTC模块：PCF8563（I2C接口，支持年月日、时分秒及闹钟功能）
开发环境：Keil MDK或GCC + GD32 Firmware Library

系统关键模块解析

1. SysTick定时器配置

SysTick被配置为1MHz的中断频率，提供微秒级定时服务，支撑延时函数实现。

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// systick.c
void systick_config(void) {
    if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000000U)) { // 1MHz中断
        while(1); // 错误处理
    }
    NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0x00U); // 最高优先级
}

// 中断中更新延时计数器
void SysTick_Handler(void) {
    delay_decrement();
}

2. 延时函数实现

微秒级延时：直接操作计数器实现精准延时。
毫秒级延时：基于微秒延时的封装。

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void delay_1us(uint32_t count) {
    delay = count;
    while (delay != 0);
}

void delay_1ms(uint32_t count) {
    delay = count * 1000; // 转换为微秒
    while (delay != 0);
}

3. PCF8563 RTC驱动

时间结构体转换：将年月日转换为PCF8563的BCD格式，处理世纪位（支持2000-2199年）。

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void PCF8563_set_clock(Clock_t c) {
    uint8_t p[7];
    p[0] = ((c.second / 10) << 4) | (c.second % 10); // 秒
    p[5] = (c.year >= 2100 ? 1 << 7 : 0) | ((c.month / 10) << 4) | (c.month % 10); // 世纪位
    I2C_WRITE(PCF8563_ADDR, PCF8563_REG_TD, p, 7);
}

void PCF8563_get_clock(Clock_t *c) {
    uint8_t p[7];
    I2C_READ(PCF8563_ADDR, PCF8563_REG_TD, p, 7);
    c->year = ((p[6] >> 4) * 10 + (p[6] & 0x0F)) + (p[5] >> 7 ? 2100 : 2000); // 解析年份
}

4. 主程序流程

外设初始化：配置中断优先级、SysTick、USART（调试输出）、I2C及RTC。
时间设置与读取：初始设置时间后，每秒读取并打印时间信息。

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int main(void) {
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);
    systick_config();
    Usart0_init(); // 初始化调试串口
    I2C_init();
    PCF8563_init();

    Clock_t c = {2025, 2, 28, 4, 23, 59, 52};
    PCF8563_set_clock(c);

    while (1) {
        PCF8563_get_clock(&c);
        printf("%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d Week:%d\n", 
               c.year, c.month, c.day, c.hour, c.minute, c.second, c.week);
        delay_1ms(1000); // 精确延时1秒
    }
}

关键问题与优化建议

SysTick中断频率
- 配置为1MHz时需确保主频稳定。若主频为120MHz，分频后每微秒触发一次中断，适用于高精度场景，但频繁中断可能增加CPU负载。可评估是否需要调整分频系数。
RTC时间转换验证
- 需验证世纪位处理逻辑：当year >= 2100时，Cent位应置1，确保年份正确解析。
I2C通信稳定性
- 增加超时机制和错误重传，提升抗干扰能力。例如在I2C_READ/WRITE中添加重试逻辑。