Hardware | RTC DS3231 부품 사용기 - 1

이 포스트는 DS3231 에 대한 이야기 이며, 후속편에 이어집니다.

* Hardware | RTC DS3231 부품 사용기 - 2

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-RTC-usning-DS3231-2

1. RTC

보통 internet 이 달린 기기라면 NTP Server 와 연동하여 시간을 맞추고,

특정 시간에 정확하게 일을 시킬 수가 있습니다.

Internet 에 연결되지 않은 기기의 경우는 다음과 같은 과정이 필요하겠죠.

A) 시간을 설정한다.

B) 시간을 기억한다.

C) 특정 시간에 일을 시킨다.

Internet 이 연결되지 않은 기기와 비교해 보면 B) 항목이 필요합니다.

이 "시간을 기억" 하고, 언제든지 현재 시간 정보를 가져올 수 있는 부품이 DS3231 입니다.

그래서 이번에는 DS3231 을 구입하고 사용해 보겠습니다.

자세한 내용은 아래 Arduino 사이트를 참조해 보세요.

* RTC Library

- https://www.arduino.cc/en/Reference/RTC

2. 구입

말할것도 없이 AliExpress 입니다.

배송까지 40일 걸렸습니다. 이정도 되면 배송에 대해서는 해탈해야 합니다.

* 1PCS DS3231 AT24C32 IIC Precision RTC Real Time Clock Memory Module For Arduino new original

- https://www.aliexpress.com/item/1PCS-DS3231-AT24C32-IIC-Precision-RTC-Real-Time-Clock-Memory-Module-For-Arduino-new-original/32830730519.html

건전지 미포함 1.06 USD 무료배송이면 고민거리는 아닙니다.

(배송기간 빼고)

인터넷을 뒤지니, 위의 부품으로 거의 통일되어 있는것 같았습니다.

3. 도착

요로코롬 도착했습니다.

부품 확대 사진입니다.

메인 chip 에 DS321 이라고 적혀 있네요.

발진기인 오실레이터도 보이고, 밑에는 AT24C32 EEPROM (32Kb) 도 있습니다.

참고로 DS3231 칩 안에는 추가로 온도센서도 존재합니다.

- Data sheet : DS3232.pdf

특이하게 "왜 온도센서?" 냐 하면,

전자 발진기 - 오실레이터 - 는 온도에 따라 그 값이 변합니다.

그래서 온도에 따른 변화를 보정하기 위해 온도센서가 자리잡고 있는 것이지요.

뒷면에는 CR2032 버튼 전지를 끼울 수 있는 플라스틱이 존재합니다.

이는 전원이 차단되더라도 "시간을 기억" 하기고 있기 위한 것이지요.

이 건전지 한개로 몇년은 쓴다고 하네요.

4. Layout

배선은 일반 IIC 배선과 동일합니다.

SLA 은 A4에, SCL은 A5 이죠.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

DS3231 | Arduino Nano -------------------------     VCC   |     3.3V     GND   |     GND     SDC   |     A5     SDA   |     A4 -------------------------       SSD1306 | Arduino Nano -------------------------     VCC   |     3.3V     GND   |     GND     SDC   |     A5     SDA   |     A4 -------------------------

실재 배선 모양입니다.

I2C의 특성상, 다른 센서 / 부품들 중, I2C 방식이면 arduino 의 동일한 pin 에 꼽아도 따로 인식 됩니다.

이는 각 device 가 가지는 address 가 다르기 때문이지요.

이는 I2C Scanner 를 이용해서 살펴보면, 각각 따로 인식하는 것을 알 수 있습니다.

아래에서 0x3c 는 OLED 이고, 0x68 이 DS3231 입니다.

추가로 나오는 0x57 은 AT24C32 EEPROM 입니다.

여기서 이상한 점은 0x5f 라는 address 입니다.

무얼까... 답을 찾지는 못했지만, 찾는 와중에 한가지 새로운 사실을 알게 됩니다.

5. EEPROM

EEPROM 으로는 ATmega 사의 AT24C32 이 쓰입니다.

이것의 실제 chip 번호는 ATML332 라고 적혀 있습니다.

- 24C32-Datasheet.pdf

그런데 제가 가지고 있는 DS3231 의 EEPROM 부분은 다음과 같습니다.

- https://www.kynix.com/Detail/447536/ATMLH745.html

그렇습니다. EEPROM 이 original 이 아니고 fake 제품인 것이죠.

그러나 제품 구동은 정상적으로 돌아갑니다.

100% original chip 과 동일하지 않기 때문에 보다 복잡한 작업을 시키면 정상적으로 동작하지 않을 지도 모릅니다.

여튼, 앞으로 싼 부품은 좀 걸러야 할지도 모르겠네요.

6. Library 등록

인터넷에 돌아다니는 source 를 등록해서 사용할 수 있지만,

IDE 에서 지원해주는 Library 등록 기능을 이용하여 Example source 를 등록해 봅니다.

우선 IDE 메뉴에서 "Sketch > Add File... > Manage Libraries..." 를 선택합니다.

이건 이제 매번 써먹는 방법이지요?

Libarry Manager 의 검색창에서 "ds3231" 을 쳐서 검색합니다.

그러면 여러가지 source 들이 나오는데, 왠만하면 제일 위에 나오는 것을 선택하면 됩니다.

아래 그림처럼 adafruit 에서 만든 library 이니, 쓸만 할껍니다.

이렇게 하면 IDE 메뉴의 "File > Examples > DS3231" 항목이 생기고 sample source 를 이용할 수 있습니다.

6. sketch - 시간 설정

인터넷에 돌아다니는 source 를 등록해서 사용할 수 있지만,

위에서처럼 Arduino IDE 의 Library Manager 를 통해서 얻은 소스를 활용해 봅니다.

일단 시간을 입력합니다.

소스에 보이듯이 Serial Monitor 에 "YYMMDDwHHMMSS" 를 넣고, 마지막에 "x" 를 붙이면 설정됩니다.

------------------------------------------------

YYMMDDwHHMMSS, with an 'x' at the end

------------------------------------------------

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125

/* Sets the time and prints back time stamps for 5 seconds   Based on DS3231_set.pde by Eric Ayars 4/11   Added printing back of time stamps and increased baud rate (to better synchronize computer and RTC) Andy Wickert 5/15/2011 */   #include "DS3231.h" #include "Wire.h"   DS3231 Clock;   byte Year; byte Month; byte Date; byte DoW; byte Hour; byte Minute; byte Second;   bool Century=false; bool h12; bool PM;   void GetDateStuff(byte& Year, byte& Month, byte& Day, byte& DoW,         byte& Hour, byte& Minute, byte& Second) {     // Call this if you notice something coming in on     // the serial port. The stuff coming in should be in     // the order YYMMDDwHHMMSS, with an 'x' at the end.     boolean GotString = false;     char InChar;     byte Temp1, Temp2;     char InString[20];       byte j=0;     while (!GotString) {         if (Serial.available()) {             InChar = Serial.read();             InString[j] = InChar;             j += 1;             if (InChar == 'x') {                 GotString = true;             }         }     }     Serial.println(InString);     // Read Year first     Temp1 = (byte)InString[0] -48;     Temp2 = (byte)InString[1] -48;     Year = Temp1*10 + Temp2;     // now month     Temp1 = (byte)InString[2] -48;     Temp2 = (byte)InString[3] -48;     Month = Temp1*10 + Temp2;     // now date     Temp1 = (byte)InString[4] -48;     Temp2 = (byte)InString[5] -48;     Day = Temp1*10 + Temp2;     // now Day of Week     DoW = (byte)InString[6] - 48;           // now Hour     Temp1 = (byte)InString[7] -48;     Temp2 = (byte)InString[8] -48;     Hour = Temp1*10 + Temp2;     // now Minute     Temp1 = (byte)InString[9] -48;     Temp2 = (byte)InString[10] -48;     Minute = Temp1*10 + Temp2;     // now Second     Temp1 = (byte)InString[11] -48;     Temp2 = (byte)InString[12] -48;     Second = Temp1*10 + Temp2; }   void setup() {     // Start the serial port     Serial.begin(57600);       // Start the I2C interface     Wire.begin(); }   void loop() {       // If something is coming in on the serial line, it's     // a time correction so set the clock accordingly.     if (Serial.available()) {         GetDateStuff(Year, Month, Date, DoW, Hour, Minute, Second);           Clock.setClockMode(false);  // set to 24h         //setClockMode(true);   // set to 12h           Clock.setYear(Year);         Clock.setMonth(Month);         Clock.setDate(Date);         Clock.setDoW(DoW);         Clock.setHour(Hour);         Clock.setMinute(Minute);         Clock.setSecond(Second);                   // Give time at next five seconds         for (int i=0; i<5; i++){             delay(1000);             Serial.print(Clock.getYear(), DEC);             Serial.print("-");             Serial.print(Clock.getMonth(Century), DEC);             Serial.print("-");             Serial.print(Clock.getDate(), DEC);             Serial.print(" ");             Serial.print(Clock.getHour(h12, PM), DEC); //24-hr             Serial.print(":");             Serial.print(Clock.getMinute(), DEC);             Serial.print(":");             Serial.println(Clock.getSecond(), DEC);         }       }     delay(1000); }

시각을 입력하니 잘 등록되고 읽어집니다.

7. sketch - 시간 설정 + 시간 가져오기 + 온도

기본 sample 을 사용해도 되지만, 찾아다니면서 하나로 된 소스는 아래인것 같습니다.

Serial Monitor 의 입력창에 "T1124154091014" 등으로 입력하면 시각이 입력되면서,

그냥 와두면, "시간 + 온도" 를 표시해 준다.

* Tutorial – Using DS1307 and DS3231 Real-time Clock Modules with Arduino

- https://tronixstuff.com/2014/12/01/tutorial-using-ds1307-and-ds3231-real-time-clock-modules-with-arduino/

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#include "Wire.h"   #define DS3231_I2C_ADDRESS 104   // SCL - pin A5 // SDA - pin A4 // To set the clock, run the sketch and use the serial monitor. // Enter T1124154091014; the code will read this and set the clock. See the code for full details.   byte seconds, minutes, hours, day, date, month, year; char weekDay[4];   byte tMSB, tLSB; float temp3231;   void setup() {     Wire.begin();     Serial.begin(9600); }   void loop() {     watchConsole();           get3231Date();           Serial.print(weekDay); Serial.print(", "); Serial.print(date, DEC); Serial.print("/"); Serial.print(month, DEC); Serial.print("/"); Serial.print(year, DEC); Serial.print(" - ");     Serial.print(hours, DEC); Serial.print(":"); Serial.print(minutes, DEC); Serial.print(":"); Serial.print(seconds, DEC);           Serial.print(" - Temp: "); Serial.println(get3231Temp());           delay(1000); }   // Convert normal decimal numbers to binary coded decimal byte decToBcd(byte val) {     return ( (val/10*16) + (val%10) ); }   void watchConsole() {           if (Serial.available()) {      // Look for char in serial queue and process if found         if (Serial.read() == 84) {      //If command = "T" Set Date             set3231Date();             get3231Date();             Serial.println(" ");         }     } }    void set3231Date() { //T(sec)(min)(hour)(dayOfWeek)(dayOfMonth)(month)(year) //T(00-59)(00-59)(00-23)(1-7)(01-31)(01-12)(00-99) //Example: 02-Feb-09 @ 19:57:11 for the 3rd day of the week -> T1157193020209 // T1124154091014     seconds = (byte) ((Serial.read() - 48) * 10 + (Serial.read() - 48)); // Use of (byte) type casting and ascii math to achieve result.     minutes = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));     hours   = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));     day     = (byte) (Serial.read() - 48);     date    = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));     month   = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));     year    = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));     Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);     Wire.write(0x00);     Wire.write(decToBcd(seconds));     Wire.write(decToBcd(minutes));     Wire.write(decToBcd(hours));     Wire.write(decToBcd(day));     Wire.write(decToBcd(date));     Wire.write(decToBcd(month));     Wire.write(decToBcd(year));     Wire.endTransmission(); }   void get3231Date() {     // send request to receive data starting at register 0     Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS); // 104 is DS3231 device address     Wire.write(0x00); // start at register 0     Wire.endTransmission();     Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 7); // request seven bytes           if(Wire.available()) {         seconds = Wire.read(); // get seconds         minutes = Wire.read(); // get minutes         hours   = Wire.read();   // get hours         day     = Wire.read();         date    = Wire.read();         month   = Wire.read(); //temp month         year    = Wire.read();                   seconds = (((seconds & B11110000)>>4)*10 + (seconds & B00001111)); // convert BCD to decimal         minutes = (((minutes & B11110000)>>4)*10 + (minutes & B00001111)); // convert BCD to decimal         hours   = (((hours & B00110000)>>4)*10 + (hours & B00001111)); // convert BCD to decimal (assume 24 hour mode)         day     = (day & B00000111); // 1-7         date    = (((date & B00110000)>>4)*10 + (date & B00001111)); // 1-31         month   = (((month & B00010000)>>4)*10 + (month & B00001111)); //msb7 is century overflow         year    = (((year & B11110000)>>4)*10 + (year & B00001111));     } else {         //oh noes, no data!     }           switch (day) {         case 1:             strcpy(weekDay, "Sun");             break;         case 2:             strcpy(weekDay, "Mon");             break;         case 3:             strcpy(weekDay, "Tue");             break;         case 4:             strcpy(weekDay, "Wed");             break;         case 5:             strcpy(weekDay, "Thu");             break;         case 6:             strcpy(weekDay, "Fri");             break;         case 7:             strcpy(weekDay, "Sat");             break;     } }   float get3231Temp() {     //temp registers (11h-12h) get updated automatically every 64s     Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);     Wire.write(0x11);     Wire.endTransmission();     Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 2);               if(Wire.available()) {             tMSB = Wire.read(); //2's complement int portion             tLSB = Wire.read(); //fraction portion                           temp3231 = (tMSB & B01111111); //do 2's math on Tmsb             temp3231 += ( (tLSB >> 6) * 0.25 ); //only care about bits 7 & 8         } else {             //oh noes, no data!         }     return temp3231; }

Serial Monitor 의 결과 입니다.

8. sketch - 시간 설정 + 시간 가져오기 + 온도 + OLED

위의 소스를 조금 바꾸어 OLED 에 표시해주는 소스로 살짝 바꾸었습니다.

일주일 지난 뒤, 측정하니 여전히 잘 동작하고 있네요.

살짝 바꾼 소스 올려 봅니다.

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#include "SPI.h" #include "Wire.h" #include "Adafruit_GFX.h" #include "Adafruit_SSD1306.h"   Adafruit_SSD1306 display = Adafruit_SSD1306();    #define DS3231_I2C_ADDRESS 104   // SCL - pin A5 // SDA - pin A4 // To set the clock, run the sketch and use the serial monitor. // Enter T1124154091014; the code will read this and set the clock. See the code for full details.   byte seconds, minutes, hours, day, date, month, year; char weekDay[4];   byte tMSB, tLSB; float temp3231;   void setup() {   Serial.begin(9600);       display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  // initialize with the I2C addr 0x3C (for the 128x32)   display.clearDisplay();   display.display();   delay(1000);     Wire.begin(); }   void loop() {   watchConsole();       get3231Date();       display.clearDisplay();   display.setTextColor(WHITE);   display.setCursor(0,0);   display.setTextSize(1);   display.print("DATE : "); display.print(weekDay); display.print(", "); display.print(date, DEC); display.print("/"); display.print(month, DEC); display.print("/"); display.println(year, DEC);   display.print("TIME : "); display.print(hours, DEC); display.print(":"); display.print(minutes, DEC); display.print(":"); display.println(seconds, DEC);   display.print("TEMP : "); display.println(get3231Temp());   display.display();       delay(1000); }   // Convert normal decimal numbers to binary coded decimal byte decToBcd(byte val) {   return ( (val/10*16) + (val%10) ); }   void watchConsole() {       if (Serial.available()) { // Look for char in serial queue and process if found     if (Serial.read() == 84) { //If command = "T" Set Date       set3231Date();       get3231Date();       Serial.println(" ");     }   } }    void set3231Date() {   //T(sec)(min)(hour)(dayOfWeek)(dayOfMonth)(month)(year)   //T(00-59)(00-59)(00-23)(1-7)(01-31)(01-12)(00-99)   //Example: 02-Feb-09 @ 19:57:11 for the 3rd day of the week -> T1157193020209   // T1124154091014   seconds = (byte) ((Serial.read() - 48) * 10 + (Serial.read() - 48)); // Use of (byte) type casting and ascii math to achieve result.   minutes = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));   hours   = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));   day     = (byte) (Serial.read() - 48);   date    = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));   month   = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));   year    = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 +  (Serial.read() - 48));       Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);   Wire.write(0x00);   Wire.write(decToBcd(seconds));   Wire.write(decToBcd(minutes));   Wire.write(decToBcd(hours));   Wire.write(decToBcd(day));   Wire.write(decToBcd(date));   Wire.write(decToBcd(month));   Wire.write(decToBcd(year));   Wire.endTransmission(); }   void get3231Date() {   // send request to receive data starting at register 0   Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS); // 104 is DS3231 device address   Wire.write(0x00); // start at register 0   Wire.endTransmission();   Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 7); // request seven bytes       if(Wire.available()) {     seconds = Wire.read(); // get seconds     minutes = Wire.read(); // get minutes     hours   = Wire.read(); // get hours     day     = Wire.read();     date    = Wire.read();     month   = Wire.read(); //temp month     year    = Wire.read();           seconds = (((seconds & B11110000)>>4)*10 + (seconds & B00001111)); // convert BCD to decimal     minutes = (((minutes & B11110000)>>4)*10 + (minutes & B00001111)); // convert BCD to decimal     hours   = (((hours & B00110000)>>4)*10 + (hours & B00001111)); // convert BCD to decimal (assume 24 hour mode)     day     = (day & B00000111); // 1-7     date    = (((date & B00110000)>>4)*10 + (date & B00001111)); // 1-31     month   = (((month & B00010000)>>4)*10 + (month & B00001111)); //msb7 is century overflow     year    = (((year & B11110000)>>4)*10 + (year & B00001111));   } else {     //oh noes, no data!   }       switch (day) {     case 1:       strcpy(weekDay, "Sun");       break;     case 2:       strcpy(weekDay, "Mon");       break;     case 3:       strcpy(weekDay, "Tue");       break;     case 4:       strcpy(weekDay, "Wed");       break;     case 5:       strcpy(weekDay, "Thu");       break;     case 6:       strcpy(weekDay, "Fri");       break;     case 7:       strcpy(weekDay, "Sat");       break;   } }   float get3231Temp() {   //temp registers (11h-12h) get updated automatically every 64s   Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);   Wire.write(0x11);   Wire.endTransmission();   Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 2);       if(Wire.available()) {     tMSB = Wire.read(); //2's complement int portion     tLSB = Wire.read(); //fraction portion           temp3231 = (tMSB & B01111111); //do 2's math on Tmsb     temp3231 += ( (tLSB >> 6) * 0.25 ); //only care about bits 7 & 8   } else {     //oh noes, no data!   }   return temp3231; }

동영상도 올려 봅니다.

FIN

DS3231 에 대해서는 이야기 할 내용이 더 있어서 2편에서 더 다루어 보겠습니다.