فیلم آموزش RTC در آردوینو – جلسۀ 11 آردوینو

فیلم آموزش RTC در آردوینو، جلسۀ یازدهم فیلم آموزش آردوینو مقدماتی است. RTC مخفف عبارت Real Time Clock و به معنی ساعت زمان واقعی است. RTCها که معمولاً به دو شکل آی سی و واحد داخلی میکروکنترلر هستند و برای دستیابی به زمان دقیق در پروژه ها استفاده می شوند، از مهمترین امکاناتی هستند که باید در پروژه های سیستم های دیجیتال به کار روند. در میکروکنترلرهای AVR روی بردهای Arduino UNO/Nano/mega، واحد RTC به صورت داخلی وجود ندارد. برای ساخت ساعت و تقویم با آردوینو، در بردهای آردوینویی که واحد RTC ندارند، می توان از آی سی های RTC خارجی مثل آی سی DS1307 یا DS3231 یا PCF85063 یا MCP7940M یا M41T56 یا آی سی های دیگر استفاده کرد. در این صورت آی سی با یک پروتکل ارتباطی به برد آردوینو متصل می شود و می توان زمان را در آن تنظیم کرد و در لحظات دلخواه، زمان دقیق را از آن خواند. برای مثال، راه اندازی DS1307 با آردوینو به راحتی امکان پذیر است. این آی سی با استفاده از پروتکل I2C تبادل داده می کند و یک کریستال ساعت و یک باتری بک آپ به آن متصل می شود. می توان با استفاده از پروتکل TWI بردهای آردوینوی مبتنی بر میکروکنترلرهای AVR، با این آی سی ارتباط برقرار کرد و ساعت و تقویم دقیق با آردوینو و DS1307 را در پروژه پیاده کرد. (پروتکل TWI در AVR)

ویدئوی 1 – معرفی آموزش RTC در آردوینو

در پروژه هایی که میکروکنترلر، واحد RTC داخلی دارد، کافی است باتری بک آپ و کریستال ساعت را به میکروکنترلر متصل کرد و با برنامه نویسی RTC داخلی میکروکنترلر، به زمان دقیق دست یافت. مثلاً در برد ARM STM32 Nucleo-F103RB که در آموزش آردوینو از آن استفاده می کنیم، میکروکنترلر ARM STM32F103RB، دارای یک RTC داخلی است. روی این برد یک کریستال ساعت متصل به این واحد RTC وجود دارد و پایۀ VBAT مربوط به تغذیۀ بک آپ آن در دسترس است. در فیلم آموزش RTC در STM32، به شرح این واحد RTC و نحوۀ راه اندازی آن به صورت برنامه نویسی رجیستری و برنامه نویسی با کتابخانه های HAL پرداخته ایم. در این جلسه از فیلم آموزش Arduino می بینیم که راه اندازی RTC در STM32 با آردوینو امکان پذیر است. در فیلم آموزش RTC در آردوینو، هم آی سی DS1307 و هم واحد RTC داخلی میکروکنترلر ARM STM32F103RB روی برد Nucleo-F103RB را راه اندزی می کنیم. در ادامه به مباحث جلسۀ یازدهم فیلم آموزش آردوینو می پردازیم.

راه اندازی STM32 با آردوینو

راه اندازی آردوینو، شروع کار با Arduino

برنامه نویسی میکروکنترلرها با ویژوال استودیو

تصویر 1 – آموزش RTC در Arduino، راه اندازی DS1307 با آردوینو و ساخت ساعت و تقویم شمسی/میلادی

سرفصل های فیلم آموزش RTC در آردوینو

موضوعات مورد بحث آموزش RTC آردوینو عبارتند از:

• تعریف و مقدمه ای از RTC: در ابتدای این جلسه از فیلم آموزش Arduino، مقدمه و تعریف RTC را می آوریم و مباحثی مثل RTCهای خارجی و داخلی، امکانات RTCها و نحوۀ شمارش زمان را در آنها توضیح می دهیم.
• روش های پیاده سازی RTC: که به طور کلی سه روش «استفاده از RTCهای داخلی برای میکروکنترلرهایی که واحد RTC داخلی دارند»، «استفاده از RTCهای خارجی برای میکروکنترلرهای فاقد RTC داخلی» و «استفاده از تایمر آسنکرون میکروکنترلرها» وجود دارد. در این بخش از فیلم آموزش آردوینو، این روش ها را بیان و معایب روش سوم را بررسی می کنیم.
• کاربردهای RTC
• اشاره ای به متعلقات RTC: که واحدهای RTC میکروکنترلرها یا آی سی های RTC خارجی، نیازمند اتصال کریستال ساعت و باتری بک آپ هستند. در این بخش از فیلم آموزش Arduino، به این موارد می پردازیم.
• اشاره ای به امکانات RTCها: RTCها علاوه بر ساعت و تقویم دقیق، امکانات دیگری نیز دارند. امکاناتی مثل آلارم، وقفه، پایه های خروجی، کالیبره شدن و … که در این بخش از فیلم آموزش Arduino آنها را بیان می کنیم.
• ویژگی ها و مشخصات آی سی DS1307 و پایه های آن: DS1307 یک آی سی ساعت و تقویم دقیق 8 پایه است که یک کریستال ساعت و یک باتری به آن متصل می شود و پروتکل ارتباطی آن I2C است. همچنین یک پایۀ خروجی دارد که می تواند سیگنالی با فرکانس 1 هرتز، 4096 هرتز، 8192 هرتز یا 32768 هرتز روی آن ایجاد کند. در این بخش از فیلم آموزش آردوینو، مشخصات ویژگی های DS1307 را بررسی می کنیم.
• ویژگی ها و مشخصات RTC داخلی میکروکنترلرهای ARM STM32F1: در این بخش از جلسۀ یازدهم فیلم آموزش آردوینو، به بررسی ویژگی های RTC میکروکنترلرهای ARM STM32F1 می پردازیم و نکات واحد Backup domain مربوط به RTC این میکروکنترلرها را بیان می کنیم.
• کتابخانۀ RTC در آردوینو و بررسی توابع مربوط به DS1307: برای راه اندازی RTC در آردوینو و ساخت ساعت و تقویم با DS1307 و آردوینو، کتابخانه های متعددی وجود دارد. در این بخش از فیلم آموزش Arduino، توابع کتابخانۀ RTC مورد استفادۀ این جلسه را با ذکر نکات مربوط، بررسی می کنیم.
• کتابخانۀ RTC مربوط به میکروکنترلرهای STM32 در آردوینو: برای راه اندازی RTC میکروکنترلرهای STM32 در آردوینو نیز کتابخانه هایی وجود دارد. در این بخش از فیلم آموزش Arduino، کتابخانۀ آردوینوی RTC میکروکنترلرهای STM32 را تشریح می کنیم.
• پایه های مربوط به RTC در بردهای آردوینو مبتنی بر AVR و برد Nucleo-F103RB
• پروژه های RTC در آردوینو: در این بخش از آموزش Real time clock در آردوینو، نمونه کدها و پروژه های RTC را تشریح می کنیم. آموزش ساخت ساعت با آردوینو و آموزش ساخت تقویم با آردوینو از مباحثی هستند که در بررسی این پروژه ها آنها را مطرح می کنیم. یکی از پروژه ها، پروژه تقویم میلادی و شمسی با آردوینو و DS1307 است که آن را با برد Arduino Nano و آی سی DS1307 انجام داده ایم. این پروژه شامل ساعت دقیق با آردوینو و نحوۀ تنظیم تاریخ و ساعت نیز می شود. ساخت تقویم شمسی با آردوینو و DS1307 نکاتی دارد که در این بررسی این پروژه آنها را بیان می کنیم. پروژۀ دیگر، ساعت و تقویم دقیق در STM32 است که واحد RTC داخلی برد ARM STM32 Nucleo-F103RB را در این پروژه راه اندازی می کنیم.

تصویر 2 – فیلم آموزش RTC در آردوینو، ساعت و تقویم با STM32 و راه اندازی RTC با آردوینو

مباحث فیلم آموزش RTC در آردوینو به نحوی هستند که دانش پذیر علاوه بر این که با مبحث RTC و RTCهای داخلی میکروکنترلرها آشنا می شود، می تواند تقویم و ساعت دقیق را در پروژه های خود پیاده کند. ساخت ساعت دیجیتال با آردوینو و DS1307 و پیاده سازی تقویم شمسی و میلادی در پروژۀ اول و راه اندازی RTC در STM32 با آردوینو در پروژۀ دوم، کمک می کنند که هم بتوانیم از آی سی های RTC خارجی استفاده کنیم و هم بتوانیم با RTC داخلی میکروکنترلرهای STM32 کار کنیم.

پیش نمایش – واحد RTC میکروکنترلرهای STM32F1

پیش نمایش – راه اندازی RTC در STM32 با آردوینو