嵌入式系統(tǒng)中實時時問的獲取

摘要：針對在嵌入式系統(tǒng)中，當系統(tǒng)重啟或異常斷電的情況下，實時時間信息丟失的問題，本文提出了兩種獲取實時時間的方法：時鐘芯片方法和GPS方法。時鐘芯片方法中以DSl302為例，介紹了它在嵌入式系統(tǒng)中的軟硬件設(shè)計。GPS方法中使用GPS接收機接收衛(wèi)星信號，然后將符合NMEA―0183協(xié)議的格式化數(shù)據(jù)通過串口送往嵌入式系統(tǒng)，再通過軟件提取數(shù)據(jù)中的時間信息。
關(guān)鍵字：嵌入式系統(tǒng)；實時時間；時鐘芯片；DSl302；GPS

O 引言
許多長時間無人值守的監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)到來的時刻是不可預知的，數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)時的時間信息要一并記錄下來，以便后期的處理和查閱。在智能交通系統(tǒng)中，以交叉路口的闖紅燈自動抓拍系統(tǒng)為例，系統(tǒng)抓拍的闖紅燈車輛的圖片中就要包含抓拍的時間信息，以作為日后交警進行違規(guī)處罰的有力證據(jù)。以往的自動抓拍系統(tǒng)都是用工控機搭建的，在其工控主板上有時鐘芯片和板載電池，即使斷電也不會丟失實時時間信息。但是，作為硬件資源豐富的通用型工業(yè)控制計算機，在具體的控制系統(tǒng)中，往往會有許多硬件資源被閑置，使得成本偏高。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展和逐步成熟，為了節(jié)約成本和提高系統(tǒng)的可靠性，大有用嵌入式取代通用型工控機的趨勢。這就提出了一個問題：在嵌入式系統(tǒng)中，實時時間從何獲得。
本文將給出兩種在嵌入式系統(tǒng)中獲取實時時間的設(shè)計方法：使用時鐘芯片方法和使用GPS接收機方法。

1 使用時鐘芯片獲取實時時間
在這種方案中，實時時鐘芯片以美國DALLAS公司推出的DSl302芯片為例，嵌入式平臺選用ATMEL的基于ARM920T內(nèi)核的AT9lRM9200微處理器配以Linux一2．6．13嵌入式操作系統(tǒng)。
1．1 時鐘芯片概述
DIP封裝的DSl302共有8個引腳，Vccl和Vcc2分別是主電源引腳和備用電源引腳，當Vcc2>Vccl+0．2V時，由備用電源向時鐘芯片供電。X1、X2是晶振連接引腳。GND接地。剩下的三個引腳用于與微控制器通信，它們是RST、SCLK、I／O。
DSl302內(nèi)部有31字節(jié)的靜態(tài)RAM可用于記錄重要數(shù)據(jù)、共有12個寄存器其中有7個用于存儲時間和日期。更為詳細的資料，可以參考DSl302的芯片手冊。下面就DSl302讀寫操作中應注意的幾點列舉如下：
1、所有的數(shù)據(jù)傳送均是以發(fā)送8位的指令字節(jié)開始。指令字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯l，如果它為O，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DSl302中。
2、RST輸入引腳的兩種功能：(1)接通控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器：(2)提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的手段。當RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送使能，允許對DSl302進行操作。如果在傳送過程中RST被置為低電平，則會立即終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I／0引腳變?yōu)楦呓M態(tài)。
3、當把RST驅(qū)動至邏輯l時，SCLK必須為邏輯0。
1．2 硬件電路設(shè)計
DSl302采用雙電源方式，系統(tǒng)正常工作時由板載電源統(tǒng)一供電，當系統(tǒng)斷電或復位時由板載電池供電，以保證時鐘芯片始終處于運行狀態(tài)。
微控制器AT9lRM9200的PBO、PBl0、PBll三個引腳用于與時鐘芯片進行同步串行通信，因為這三個引腳在AT9lRM9200內(nèi)部都是多功能復用的，所以在DSl302設(shè)備驅(qū)動程序的初始化代碼中首先要把它們配置成通用I／O口。關(guān)于晶體振蕩器，DS1302的芯片資料指出：32．768KHz的晶振可以直接連接到X1、X2引腳，同時外接晶振電路要有6PF的負載電容與內(nèi)部震蕩器配合運行。所以，在電路設(shè)計時X1、X2兩引腳分別連接一個15pF的電容至地。硬件連接，如圖1所示：

1．3 Linux 下OSl302驅(qū)動程序設(shè)計