1. 專案功能簡介

物聯網時鐘應用以安信可ESP-C3-12F模組為主控模塊，外接MAX7219 八位數碼管、DS1302 RTC時鐘模塊、5個功能按鍵以及兩個只是燈組成，設備訪問NTP服務器獲取本地時間，并存盤到DS1302 RTC時鐘中，RTC時鐘基于當前的時間計時，同時，實時時間通過數碼管顯示出來，設備可通過按鍵指示進入各種模式，模式包括：時間自動校準模式、手動校準模式、以及配網模式，
物聯網時鐘主要由五個功能模塊組成：
a. NTP時間獲取，用于時間校準
b. RTC實時時鐘，用于系統計時
c. 8位數碼管顯示模塊，用于顯示當前時間或模式切換
d. 按鍵，用于作業模式的切換
e. LED燈，用于網路狀態指示

2. 硬體準備

硬體名稱	數量
ESP-C3-12F模組	1
4位陰極數碼管	2
MAX7219驅動芯片	1
DS1302 RTC時鐘模塊	1
按鍵	5
LED燈	2
LED燈	2
AMS1117	1
電容、電阻	若干

3. 原始碼分析

整個設備原始碼主要分為三大塊：NTP時間獲取、MAX7219 八位數碼管驅動以及DS1302 RTC時鐘模塊驅動，

3.1 NTP時間獲取分析

NTP時間的獲取，我們通過呼叫ESP32C3官方SDK中的SNTP函式庫的API即可實作NTP時間的獲取，具體操作步驟如下：

初始化sntp：

	sntp_setoperatingmode(SNTP_OPMODE_POLL);
	sntp_setservername(0, "ntp1.aliyun.com);		//配置訪問的NTP服務器
	sntp_init();

獲取時間戳并決議：

    setenv("TZ", "CST-8", 1);						//設定中國時區——東八區
    tzset();
    time(&now);										//讀取時間戳
    SNTP_SET_SYSTEM_TIME(now);
    localtime_r(&now, &timeinfo);					///決議時間戳，獲取年月日時分秒周等資訊

3.2 MAX7219 八位數碼管驅動分析

MAX7219 八位數碼管模塊由MAX7219芯片以及兩個4位陰極數碼管組成，其中MAX7219芯片用于驅動并點亮數碼管，從而實作實時時間的顯示功能，
MAX7219芯片主要通過半雙工的SPI總線實作驅動，在本設備中，我們通過模擬SPI總線的方法實作對改芯片的驅動，驅動該芯片主要用到的API有：

引腳初始化：max7219_spi_gpio_init(void)

	gpio_config_t max7219_io = {
		.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE,
		.mode = GPIO_MODE_OUTPUT,
		.pin_bit_mask = MAX7219_PIN_SEL,
		.pull_down_en = 0,
		.pull_up_en = 0,
	};
	gpio_config(&max7219_io);

寫一個位元組資料：** spi_max7129_write_byte(uint8_t data) **

    uint8_t i = 0;
    gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 0);
    for (;i < 8;i++) {
        gpio_set_level(PIN_NUM_CLK, 0);
        gpio_set_level(PIN_NUM_MOSI, data & 0X80);
        data = data << 1;
        gpio_set_level(PIN_NUM_CLK, 1);
    }

寫資料到指定暫存器中：** write_max7129(uint8_t address, uint8_t data) **

    gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 0);
    spi_max7129_write_byte(address);
    spi_max7129_write_byte(data);
    gpio_set_level(PIN_NUM_CS, 1);

最后，用戶根據max7129的芯片資料手冊寫資料至對應的配置暫存器中，用于配置數碼管的顯示亮度等引數以及設定顯示內容，這里我們通過配置顯示檢測暫存器用以檢測數碼管是否正常作業，
通過資料手冊描述（如下圖）可得，顯示檢測我們需要往0x0F暫存器寫入0x01資料：

代碼實作：

    max7219_spi_gpio_init();
	write_max7129(0x0f, 0x01);

3.3 DS1302 RTC時鐘模塊驅動分析

DS1302 RTC時鐘模塊主要通過同步半雙工通訊串口完成驅動，該模塊的驅動需要用到一根時鐘線(I/O)、一根資料線(SCLK)以及一根控制線，用戶根據該模塊資料手冊中關于驅動的時序圖寫驅動程式，相關驅動代碼如下：

讀、寫以及傳輸介面：

	void DS1302_transferBegin(DS1302_Dev* dev);
	void DS1302_transferEnd(DS1302_Dev* dev);
	void DS1302_writeAddrCmd(DS1302_Dev* dev, uint8_t value);
	void DS1302_writeByte(DS1302_Dev* dev, uint8_t value);
	uint8_t DS1302_readByte(DS1302_Dev* dev);
	void DS1302_readBuffer(DS1302_Dev* dev, void* buf, uint8_t len);

時間獲取以及寫入介面：

void DS1302_setDateTime(DS1302_Dev* dev, DS1302_DateTime* dateTime);
bool DS1302_getDateTime(DS1302_Dev* dev, DS1302_DateTime* dateTime);
void DS1302_setTime(DS1302_Dev* dev, uint8_t hour, uint8_t minute, uint8_t second);
bool DS1302_getTime(DS1302_Dev* dev, uint8_t* hour, uint8_t* minute, uint8_t* second);

資料格式轉換介面：

uint8_t bcdToDec(uint8_t bcd);
uint8_t decToBcd(uint8_t dec);

3.4 工程原始碼獲取

原始碼獲取鏈接：https://gitee.com/seahi007/esp-c3_-io-ttimer.git

安信可ESP-C3-12F模組應用之物聯網時鐘

目錄