KAmodRPI RTC (PL)

Opis

Moduł precyzyjnego zegara czasu rzeczywistego – RTC, przeznaczony dla komputerków z serii Raspberry Pi. Bazuje na układzie DS3231, który został połączony z baterią podtrzymującą jego działanie przy zaniku zasilania głównego. Komunikacja z zegarem RTC odbywa się poprzez interfejs I2C.

Układ DS3231 jest kompletnym zegarem RTC, który wyróżnia się wysoką precyzją w odmierzaniu czasu. Doskonałe parametry uzyskano dzięki zintegrowaniu rezonatora kwarcowego w strukturze układu i zastosowaniu kompensacji temperaturowej. Na płytce znajduje się gniazdo na baterię typu CR1220, która umożliwia działanie zegara nawet przy braku zasilania głównego. Wymagane do poprawnego działania napięcie zasilania zawiera się w szerokim przedziale 2,3….5,5 V.

Podstawowe parametry

• Bazuje na układzie zegara RTC typu DS3231
• Zegar ze zintegrowanym rezonatorem kwarcowym i kompensacją temperaturową
• Deklarowany przez producenta układu DS3231 błąd odmierzania czasu nie przekracza 2 minut na rok, przy pracy w temperaturze z zakresu -40...+85 ºC
• Oblicza sekundy, minuty, godziny, dni tygodnia, miesiące oraz rok
• Komunikacja poprzez interfejs I2C (400 kHz)
• Zawiera gniazdo na baterię podtrzymującą typu CR1220
• Pobór prądu z baterii podtrzymującej nie przekracza 0,1 uA
• Opcjonalne wyjście przerwania (INT) / sygnału prostokątnego (SQW)
• Opcjonalne wyjście zerujące aktywowane niskim poziomem napięcia zasilania (RST)
• Wymaga zasilania o napięciu z zakresu 2,3….5,5 V
• Wymiary płytki 21x20 mm, wysokość ok. 8 mm (bez gniazda goldpin)

Wyposażenie standardowe

Kod	Opis
KAmodRPI RTC Bateria podtrzymująca Dodatkowe złącze żeńsko-męskie	Zmontowany i uruchomiony moduł Bateria typu CR1220 Umożliwia dołączenie modułu do komputerka Raspberry Pi wyposażonego w radiator

Schemat elektryczny

Złącze komunikacyjne zgodne z Raspberry Pi

Oznaczenie	Funkcja
J2 Gniazdo goldpin 2x5, 2,54 mm	Wyprowadzone sygnały interfejsu I2C Wyprowadzony dodatkowy sygnał przerwania INT Wejście zasilania

Sygnały na złączu komunikacyjnym zostały tak rozmieszczone, aby odpowiadały sygnałom na złączu GPIO stosowanym w płytkach Raspberry Pi. Moduł KamodRPI RTC zajmuje tylko pierwsze 10 szpilek, 40-stykowego złącza GPIO. Funkcje sygnałów na złączu J2 są następujące:

• styk nr 1: +5V - wejście zasilania o napięciu 2,3...5,5 V;
• styk nr 3: SDA – linia danych interfejsu I2C;
• styk nr 5: SCL – linia zegarowa interfejsu I2C;
• styk nr 7: INT – opcjonalne wyjście przerwania INT lub sygnału prostokątnego SQW. Sygnał jest dostępny dopiero po wykonaniu zworki z kropli cyny na padach oznaczonych INT-GPIO i trafia do portu GPIO04 na płytce Raspberry Pi;
• styk nr 9: GND – masa zasilania;
• styk nr 2, 4, 6, 8, 10: wyprowadzenia nie są podłączone.

Bateria podtrzymująca

Oznaczenie	Funkcja
BT1	Gniazdo na baterię typu CR1220 Umożliwia działanie zegara RTC po zaniku zasilania głównego

Gniazdo baterii znajduje się na dolnej stronie płytki modułu. Pobór prądu z baterii nie przekracza 0,1 uA, co umożliwia poprawną pracę zegara przez wiele lat.

Dodatkowe funkcje

Oznaczenie	Funkcja
JP1 INT-GPIO	Zwarcie padów za pomocą kropli cyny powoduje dołączenie wyjścia INT/SQW układu DS3231 do styku przypisanego do portu GPIO04 płytek Raspberry Pi
INT, G	Pad oznaczony INT to wyjście INT/SQW układu DS3231, które może być aktywowane alarmem lub może być wyjściem przebiegu prostokątnego. Pad oznaczony G to masa.
RST, G	Pad oznaczony RST to wyjście zerujące aktywowane niskim poziomem napięcia zasilania. Próg zadziałania jest ustawiony na ok. 2,57 V. Pad oznaczony G to masa.

Dokładne informacje dotyczące funkcjonalności i konfigurowania dodatkowych wyprowadzeń można znaleźć w dokumentacji układu DS3231.

Wymiary

Wymiary modułu KAmodRPI5 RTC to ok. 21x20 mm, a wysokość bez złącza to ok. 8 mm. Moduł jest kompatybilny z płytkami Raspberry Pi 5 oraz wcześniejszymi wersjami Raspberry Pi. Na płytce zostały umieszczone dodatkowe otwory, które mogą być przydatne w przypadku niestandardowych aplikacji modułu RTC.

Uruchomienie modułu z komputerkiem Raspberry Pi 5

Moduł KamodRPI5 RTC montujemy na pierwszych 10 szpilkach złącza GPIO komputerka Raspberry Pi tak, jak pokazano na poniższych fotografiach:

Jeżeli komputer Raspberry Pi jest wyposażony w radiator, to moduł KAmodRPI5 RTC należy zamontować z użyciem dodatkowego złącza żeńsko-męskiego. Żaden element modułu, a zwłaszcza koszyk baterii, nie może stykać się z radiatorem. Połączenie należy wykonać tak, jak na fotografii:

W takiej konfiguracji moduł KAmodRPI5 RTC jest umieszczony ponad radiatorem i cały zestaw może działać prawidłowo.

Konfigurowanie magistrali I2C*

* opisane procedury dotyczą komputerka Raspberry Pi 5

Pierwszym krokiem zawsze będzie odświeżenie repozytoriów i pakietów oprogramowania. Otwieramy konsolę np. poprzez kombinację klawiszy Ctrl+Alt+T, a następnie wpisujemy polecenia:

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

Teraz zainstalujemy pakiet oprogramowania ułatwiający pracę z interfejsem I2C. W tym celu wpisujemy polecenie:

sudo apt-get install i2c-tools

Kolejnym zadaniem, które musimy wykonać jest włączenie kontrolera magistrali I2C. Uruchamiamy konfigurator Raspberry Pi poleceniem:

sudo raspi-config

Wybieramy opcję 3 (Interface options), a następnie wybieramy opcję I5 (I2C). Po zatwierdzeniu wszystkich zmian zobaczymy komunikat, że interfejs I2C jest gotowy.

W tym momencie, za pomocą programu i2c-detect możemy sprawdzić jakie urządzenia zostały podłączone do magistrali I2C. Wpisujemy:

i2cdetect -y 1

Efekt działania będzie podobny do tego pokazanego poniżej:

Oznacza to, że na magistrali I2C znajduje się urządzenie z adresem 68 (hex) – to właśnie adres układu DS3231.

Przygotowanie systemu Raspberry Pi*

* opisane procedury dotyczą komputerka Raspberry Pi 5

Przygotowanie systemu rozpoczynamy od edycji pliku /boot/firmware/config.txt (w starszych wersjach systemu operacyjnego Raspberry Pi jest to plik /boot/config.txt). W tym celu wpisujemy polecenie:

sudo nano /boot/firmware/config.txt

Na końcu istniejącej treści dopisujemy linię:

dtoverlay=i2c-rtc,ds3231

Następnie zapisujemy zmiany poprzez Ctrl+O oraz zamykamy edytor poprzez Ctrl+X. Uruchamiamy system ponownie, np. wpisując:

reboot

Po ponownym uruchomieniu systemu sprawdzamy skuteczność wprowadzonych zmian, wpisując polecenie:

i2cdetect -y 1

Tym razem efekt powinien być następujący:

Oznaczenie UU, które zastąpiło wcześniejszą wartość 68 oznacza, że system poprawnie skomunikował się z zegarem i zastrzegł jego adres.

Ustawianie i odczyt z RTC*

* opisane procedury dotyczą komputerka Raspberry Pi 5

Aktualny systemowy czas możemy sprawdzić za pomocą polecenia:

date

Aby zapisać aktualny czas do modułu RTC należy wpisać polecenie:

sudo hwclock -w

natomiast, aby odczytać czas z modułu RTC wpisujemy:

sudo hwclock -r

Zegar RTC możemy ustawić dowolną wartością czasu, służy do tego polecenie:

hwclock --set –date="2024-06-19 12:22:22"

Oczywiście data i czas mogą być inne ale muszą być zapisane analogicznie jak w powyższym przykładzie. Teraz możemy ustawić w systemie czas pobrany z zegara RTC, służy do tego polecenie:

sudo hwclock -s

Czas systemowy w Raspberry Pi 5 będzie automatycznie pobierany z zegara RTC, przy uruchomieniu komputerka. Czas zostanie automatycznie skorygowany, gdy Raspberry Pi uzyska dostęp do internetu. Wtedy również wartość czasu RTC zostanie uaktualniona.

Linki

• Karta katalogowa układu DS3231