基于ATmegal6单片机实现SD2200L的TWI接口设计
在提升机制动闸瓦间隙实时在线检测的设计中，需要保存故障时间和故障数据。大部分仪器仪表中都要使用时钟芯片，但是很多的实时时钟芯片（如pcf8563）没有掉电保护，须外接晶振和电池，比较麻烦。而深圳兴威帆电子技术有限公司生产的sd2200elp是内置32 kbe2prom的串行实时时钟芯片，不需要外接器件支持，连线简单、可靠，提供的数据精确，断电后也能继续工作。微控制器采用atmel公司的atmegal6单片机，利用at-megai6的硬件twi接口可直接对sd2200elp进行操作，无需软件模拟i2c方式，使用方便、可靠。
1、sd2200l简介
sd2200l系列（包括sd2200b/c/d/e/flp）是一种具有内置晶振、支持i2c总线的高精度实时时钟芯片。sd2200elp是sd2200l系列中的一种，该芯片可保证时钟精度为5ppm（在-10～50℃下），即年误差小于2．5min。芯片内置时钟精度调整功能，可以在很宽的范围内校正时钟的偏差；内置32kb串行非易失性e2prom；可在3．0～5．5v下工作，擦写次数可达100万次，数据保存时间为十年；内置一次性电池，可保证在外部掉电情况下时钟使用寿命超过五年。sd2200l系列内部结构如图1所示。
2、硬件设计
sd2200elp既有实时芯片的功能，又可以存储数据到内置e2prrom中。因为sd2200elp是i2c总线接口方式，所以其硬件接口设计非常简单，可以大大简化单片机外围器件。avr的twi总线实质上就是i2c总线，只是名称不一样。图2中intl脚为sd2200elp的定时中断输出，与atmegal6的外部中断intl相连接（intl配置为下降滑触发方式），sda、scl为两线式串行引脚，分别与atmegal6的twl（pcl、pco）相连。
3、软件设计
如果外围器件是i2c接口类型，而单片机没有i2c接口，那么必须用软件模拟的方式来实现。avr单片机功能很强，它带有twi接口，可以直接利用atmegal6的硬件i2c接口来对外围i2c器件进行操作，非常方便、有效。这样可以节省模拟i2c程序，为用户编程省去很多麻烦。下面是使用atmegal6对内置e2prom的实时时钟芯片sd2200elp读／写的程序设计，均是在iccavr开发环境下编写。
3．1 atrnegal6的twi总线接口
两线接口twi很适合于典型的处理器应用。twi协议允许系统设计者只用两根双向传输线就可以将128个不同的设备互连到一起。这两根线是时钟线scl和数据线sda。外部硬件只需2个上拉电阻，每根线上1个。所有连接到总线上的设备都有自己的地址。twi协议解决了总线仲裁的问题，twi总线的连接如图3所示。
twi总线可以工作于4种不同的模式：主机发送器（mt）、主机接收器（mr）、从机发送器（st）以及从机接收器（sr）。在后面将介绍的连续读e2prom操作中就使用了mt和mr模式。
3．2 实时时钟读取
实时时钟操作指令格式如下：
其中高4位称为“器件代码”，它代表实时时钟的器件地址，固定为“0110”。c2、c1、c0构成对实时时钟操作的8条指令。
实时数据寄存器是一个56位的存储器，它以bcd码方式存储，包括年、月、日、星期、时、分、秒的数据。实时数据的读／写操作都通过发送或接收年（实时数据读写方式1）数据的第一位“lsb”开始执行的。
3.3 e2prom的读／写
sd2200elp的e2prom操作指令与实时时钟的器件代码是不一样的。当cpu要对sd12200l中的e2prom进行操作时，首先发出开始信号给sd2200l，然后cpu发出包括4位器件代码10lo、3位页选码000、1位读／写指令的8位数据（即“从器件地址”）。一位读／写指令表明进行何种操作（读操作为1，写操作为o）。其格式如下：
3.3.1 对e2prom的页写操作
写操作可分为：单字节写操作和页写操作。单字节写操作指每次只写入一个字节的数据；页写操作指一次可以写入多个字节的数据。值得注意的是，sd2200l是一个系列，不同类型对应着不同数量的e2prom。例如在页写操作下，sd2200elp单个写周期内e2prom可以被写入64字节的数据。在某监测仪器应用中，需要保存故障值和故障发生时间，故采用页写方式。页写e2prom程序流程图如图4所示。
3．3. 2 对e2prom连续读操作
读操作有3种方式：立即地址读操作、随机地址读操作和连续读操作。atmegal6为完成从sd2200elp内置串行e2prom中读取数据，必须将几种twi模式组合起来。由于内置e2pprom的存储容量大小不同，因此在进行读操作时，其操作方式有所不同。在查询故障值和故障时间时，需要读出保存在e2prom的数据，故采用连续读操作。与页写操作类似，sd2200elp最多连续读64字节的数据。连续读操作程序流程图如图5所示。
读/写e2prom需用到的5个公用函数：
4、总结
sd2200elp可以方便地结合avr单片机的twi总线实现日期显示功能。并且因其内置32 kbe2prom，可以保存时间和相应数据；具有电路简单、占用资源少、程序简洁、调试方便、功耗低等特点。经过实际的现场运行证实了该设计方法是可靠、有效的。对本文的设计方案和程序稍加修改后，可以用在各种需要此功能的数字控制和监控检测系统中。
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sd2200l系列（包括sd2200b/c/d/e/flp）是一种具有内置晶振、支持i2c总线的高精度实时时钟芯片。sd2200elp是sd2200l系列中的一种，该芯片可保证时钟精度为5ppm（在-10～50℃下），即年误差小于2．5min。芯片内置时钟精度调整功能，可以在很宽的范围内校正时钟的偏差；内置32kb串行非易失性e2prom；可在3．0～5．5v下工作，擦写次数可达100万次，数据保存时间为十年；内置一次性电池，可保证在外部掉电情况下时钟使用寿命超过五年。sd2200l系列内部结构如图1所示。
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sd2200elp既有实时芯片的功能，又可以存储数据到内置e2prrom中。因为sd2200elp是i2c总线接口方式，所以其硬件接口设计非常简单，可以大大简化单片机外围器件。avr的twi总线实质上就是i2c总线，只是名称不一样。图2中intl脚为sd2200elp的定时中断输出，与atmegal6的外部中断intl相连接（intl配置为下降滑触发方式），sda、scl为两线式串行引脚，分别与atmegal6的twl（pcl、pco）相连。
3、软件设计
如果外围器件是i2c接口类型，而单片机没有i2c接口，那么必须用软件模拟的方式来实现。avr单片机功能很强，它带有twi接口，可以直接利用atmegal6的硬件i2c接口来对外围i2c器件进行操作，非常方便、有效。这样可以节省模拟i2c程序，为用户编程省去很多麻烦。下面是使用atmegal6对内置e2prom的实时时钟芯片sd2200elp读／写的程序设计，均是在iccavr开发环境下编写。
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twi总线可以工作于4种不同的模式：主机发送器（mt）、主机接收器（mr）、从机发送器（st）以及从机接收器（sr）。在后面将介绍的连续读e2prom操作中就使用了mt和mr模式。
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