嵌入式系统中实时时问的获取

摘要：针对在嵌入式系统中，当系统重启或异常断电的情况下，实时时间信息丢失的问题，本文提出了两种获取实时时间的方法：时钟芯片方法和GPS方法。时钟芯片方法中以DSl302为例，介绍了它在嵌入式系统中的软硬件设计。GPS方法中使用GPS接收机接收卫星信号，然后将符合NMEA―0183协议的格式化数据通过串口送往嵌入式系统，再通过软件提取数据中的时间信息。
关键字：嵌入式系统；实时时间；时钟芯片；DSl302；GPS

O 引言
许多长时间无人值守的监控系统中，数据到来的时刻是不可预知的，数据及其出现时的时间信息要一并记录下来，以便后期的处理和查阅。在智能交通系统中，以交叉路口的闯红灯自动抓拍系统为例，系统抓拍的闯红灯车辆的图片中就要包含抓拍的时间信息，以作为日后交警进行违规处罚的有力证据。以往的自动抓拍系统都是用工控机搭建的，在其工控主板上有时钟芯片和板载电池，即使断电也不会丢失实时时间信息。但是，作为硬件资源丰富的通用型工业控制计算机，在具体的控制系统中，往往会有许多硬件资源被闲置，使得成本偏高。随着嵌入式技术的发展和逐步成熟，为了节约成本和提高系统的可靠性，大有用嵌入式取代通用型工控机的趋势。这就提出了一个问题：在嵌入式系统中，实时时间从何获得。
本文将给出两种在嵌入式系统中获取实时时间的设计方法：使用时钟芯片方法和使用GPS接收机方法。

1 使用时钟芯片获取实时时间
在这种方案中，实时时钟芯片以美国DALLAS公司推出的DSl302芯片为例，嵌入式平台选用ATMEL的基于ARM920T内核的AT9lRM9200微处理器配以Linux一2．6．13嵌入式操作系统。
1．1 时钟芯片概述
DIP封装的DSl302共有8个引脚，Vccl和Vcc2分别是主电源引脚和备用电源引脚，当Vcc2>Vccl+0．2V时，由备用电源向时钟芯片供电。X1、X2是晶振连接引脚。GND接地。剩下的三个引脚用于与微控制器通信，它们是RST、SCLK、I／O。
DSl302内部有31字节的静态RAM可用于记录重要数据、共有12个寄存器其中有7个用于存储时间和日期。更为详细的资料，可以参考DSl302的芯片手册。下面就DSl302读写操作中应注意的几点列举如下：
1、所有的数据传送均是以发送8位的指令字节开始。指令字节的最高有效位(位7)必须是逻辑l，如果它为O，则不能把数据写入到DSl302中。
2、RST输入引脚的两种功能：(1)接通控制逻辑，允许地址／命令序列送入移位寄存器：(2)提供了终止单字节或多字节数据传送的手段。当RST为高电平时，所有的数据传送使能，允许对DSl302进行操作。如果在传送过程中RST被置为低电平，则会立即终止此次数据传送，并且I／0引脚变为高组态。
3、当把RST驱动至逻辑l时，SCLK必须为逻辑0。
1．2 硬件电路设计
DSl302采用双电源方式，系统正常工作时由板载电源统一供电，当系统断电或复位时由板载电池供电，以保证时钟芯片始终处于运行状态。
微控制器AT9lRM9200的PBO、PBl0、PBll三个引脚用于与时钟芯片进行同步串行通信，因为这三个引脚在AT9lRM9200内部都是多功能复用的，所以在DSl302设备驱动程序的初始化代码中首先要把它们配置成通用I／O口。关于晶体振荡器，DS1302的芯片资料指出：32．768KHz的晶振可以直接连接到X1、X2引脚，同时外接晶振电路要有6PF的负载电容与内部震荡器配合运行。所以，在电路设计时X1、X2两引脚分别连接一个15pF的电容至地。硬件连接，如图1所示：

1．3 Linux 下OSl302驱动程序设计