Moduł z zegarem RTC i pamięcią FRAM po I2C

W module zastosowano pamięć FRAM typu FM24LC16B firmy Cypress/Infineon, której blokowy schemat wewnętrzny został pokazany na rysunku 1. Charakteryzuje się ona małym poborem prądu – 100 μA oraz wysoką liczbą cykli zapisu – 1014. Będzie przydatna w aplikacjach zapisujących większą ilość danych (konfigurację) np. podczas zaniku zasilania, gdy czas zapisu jest krytyczny dla aplikacji lub gdy chcemy zapisywać dane często, a zależy nam na długiej trwałości układu pamięci nieulotnej.

Rysunek 1. Schemat wewnętrzny pamięci FRAM (za notą Cypress/Infineon)

Budowa i działanie

Schemat minimodułu został pokazany na rysunku 2. Układ U1 to zegar RTC typu DS1338 z dołączoną baterią podtrzymującą jego zasilanie – BAT, typu CR1220. Oprócz funkcji zegara czasu rzeczywistego realizuje też kalendarz i dodatkowo daje do dyspozycji 56 bajtów pamięci RAM. Współpracuje z miniaturowym rezonatorem kwarcowym 32,768 kHz i zawiera zintegrowany układ klucza zasilania bateryjnego.

Rysunek 2. Schemat modułu I²C_RTC_FRAM

Układ U2 zawiera 2 kB pamięci FRAM. Komunikacja odbywa się poprzez magistralę I²C doprowadzoną do złącza zgodnego ze standardem Grove, co ułatwia połączenie z różnymi systemami uruchomieniowymi. Rezystory R1, R2 zapewniają właściwą polaryzację magistrali.

Montaż i uruchomienie

Moduł zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 3. Sposób montażu jest klasyczny i nie wymaga opisu. Dla szybkiego sprawdzenia działania moduł można podłączyć do magistrali I²C komputerka Raspberry Pi.

Rysunek 3. Rozmieszczenie elementów

Posługując się biblioteką i2ctools, sprawdzamy obecność układów na magistrali (rysunek 4), za pomocą polecenia:

Rysunek 4. Detekcja układów modułu

Pod adresem 0x68 znajduje się układ RTC DS1338, znaczenie poszczególnych rejestrów pokazuje fragment dokumentacji układu – rysunek 5.

Rysunek 5. Funkcje rejestrów układu DS1338

Wpisując polecenie:

uzyskamy efekt kasowania liczników sekund, natomiast:

spowoduje uruchomienie oscylatora, z kolei polecenie:

pozwala na odczyt liczników sekund. Powtórzenie odczytu powinno skutkować aktualizacją stanu licznika sekund.

Skuteczniejszą metodą korzystania z RTC w przypadku Raspberry Pi jest użycie zgodnego z DS1307 drivera systemowego. Wymaga to wprowadzenia konfiguracji w pliku /boot/config.txt:

Po restarcie i ustawieniu aktualnej daty poleceniem:

można ją zapisać do RTC poleceniem:

i odczytać poprzez:

Sprawdzenie pamięci FRAM jest także możliwe przy użyciu poleceń i2cset/get. W celu zapisu bloku z adresu 0x50, w komórce 0x00, wartości 0xA0, wykonujemy polecenie:

Weryfikacja zapisu następuje poleceniem:

W efekcie powinna zostać odczytana wartość 0xA0.

Polecenie odczytu bloku to:

W podobny sposób odczytujemy i zapisujemy pozostałe banki pamięci. Jeżeli wszystko działa poprawnie, można moduł zastosować we własnej aplikacji.

Adam Tatuś, EP