[TH] ESP8266+PCF8583

บทความนี้เป็นการเขียนโปรแกรมภาษา Python ของ MicroPython เพื่อตั้งค่า/อ่านค่าวันที่และเวลาของ pcf8583 ซึ่งเป็น RTC ที่พวกเราชอบใช้ ซึ่งพวกเราพบว่ามีตัวอย่างที่เป็นภาษาไพธอนค่อนข้างน้อยจึงนำโค้ดตัวอย่างที่ทำไว้ออกมาให้ได้ลองศึกษากัน

อุปกรณ์

อุปกรณ์สำหรับการทดลองในครั้งนี้ประกอบด้วย

1. NodeMCU V2/V3
2. ET-mini PCF8583
3. บอร์ด ET-BASE NodeMCU

pcf8583

ไอซี PCF8583 เป็นไอซีประเภทฐานนาฬิกาเวลาจริง (RTC: Real Time Clock) ที่ทำงานกับบัส I²C สามารถกำหนดค่าตำแหน่งของตัวเองได้ (บนบอร์ด ET-mini PCF8583 มีจัมเปอร์สำหรับเลือกค่าตำแหน่งของบอร์ด) รองรับการจัดเก็บวันที่และเวลา โดยวันที่นั้นเก็บค่าปีได้ 4 ปี (เก็บค่า 0,1,2 หรือ 3) ทำให้การเขียนโปรแกรมต้องตั้งใจเอาไว้ว่าปี 0 คือปีใด ซึ่งในตัวอย่างโปรแกรมที่เขียนนั้นตั้งเอาไว้ที่ปี 2020 ซึ่งรายละเอียดของการทำงานอ่านได้จากเอกสารของ PCF8583 นอกจากนี้สามารถตั้งเวลาให้บอร์ดแจ้งเตือนในช่วงเวลาที่กำหนดได้ คุณสมบัติของ pcf8583 คือ

1. สื่อสารผ่านบัสแบบ I²C ต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงในช่วง 2.5 V ถึง 6 V ในการทำงาน
2. นาฬิกาทำงานที่แรงดัน 1.0 V ถึง 6.0 V ที่อุณหภูมิในช่วง 0 °C ถึง +70 °C
3. มีหน่วยความจำแรม (RAM) ขนาด 8 บิต จำนวน 240 ตำแหน่ง ทำให้สามารถเก็บข้อมูลขณะที่ยังมีไฟเลี้ยงได้อีก 240 ไบต์
4. ต้องการแรงดัน 1.0 Vถึง 6.0 V ในการเก็บข้อมูล
5. ใช้กระแสสูงสุด 50 μA
6. นาฬิกาทำงานได้ในช่วงเวลา 4 ปี
7. รองรับรูปแบบเวลา 24 ชม. หรือ 12 ชม.
8. รองรับสัญญาณนาฬิกา 32.768 kHz หรือ 50 Hz
9. ตั้งค่าการเตือน ตัวตั้งเวลา และการสร้างสัญญาณการขัดจังหวะได้ (interrupt)
10. ค่าตำแหน่งของการอ่านเป็น 0xA1 หรือ 0xA3 และตำแหน่งของการเขียนเป็น 0xA0 หรือ 0xA2

การเชื่อมต่อ

การเชื่อมต่อระหว่าง ESP8266 กับ PCF8583 เป็นดังนี้

PCF8583	ESP8266
Vcc	5VDC (Vin)
GND	GND
SDA	D2 (GPIO4)
SCL	D1 (GPIO5)
INT	ไม่ได้ใช้

ตัวอย่างโปรแกรม

ตัวอย่างโปรแกรมต่อไปนี้เป็นการสั่งเริ่มต้นให้กับการทำงานของ PCF8583 หลังจากนั้นตั้งค่าันที่ผ่านทางฟังก์ชัน adjust() และทำการอ่านค่าวันที่และเวลาจากฟังก์ชัน now() เป็นจำนวน 10ครั้ง โดยวิธีการสั่งงานสามารถอ่านได้จากเอกสารของ PCF8583

###########################################
## (C) 2021, JarutEx
## https://www.jarutex.com
## https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.I2C.html
###########################################
import machine as mc
import time
SCL_PIN = mc.Pin(5)
SDA_PIN = mc.Pin(4)
i2c = mc.I2C(freq=2000000, scl=SCL_PIN, sda=SDA_PIN)
devices = i2c.scan()

PCF8583_ADDR = 0xA2 >> 1
RTC_CTRL = 0x00;
RTC_SEC_100 = 0x01
RTC_SEC = 0x02
ALM_CTRL = 0x08
RTC_YEAR_MEM_ADDR = 0x20

def int2bytes(x):
    return x.to_bytes(2, 'big')

def bytes2int(x):
    return int.from_bytes(x, 'big')

def dec2bcd(n):
    return ((n // 10 * 16) + (n % 10))

def bcd2dec(n):
    return ((n // 16 * 10) + (n % 16))

RTC_BEGIN_YEAR = 2020

rtc = [0,0,0,0,0,0,0]
dayOfWeek = ["sun","mon","tue","wed","thu","fri","sat"]

def begin():
    i2c.writeto_mem(PCF8583_ADDR,RTC_CTRL, b'\x00')
    i2c.writeto_mem(PCF8583_ADDR,ALM_CTRL, b'\x00')
    beginYear = int2bytes(RTC_BEGIN_YEAR)
    i2c.writeto_mem(PCF8583_ADDR,RTC_YEAR_MEM_ADDR,
                    bytearray([beginYear[0],beginYear[1]]))    


def now():
    buffer = i2c.readfrom_mem(PCF8583_ADDR,RTC_SEC,5)
    i2c.writeto(PCF8583_ADDR,b'\x20') #RTC_YEAR_MEM_ADDR);
    year = i2c.readfrom(PCF8583_ADDR, 2)
    rtc[0] = bcd2dec(buffer[0]) # second
    rtc[1] = bcd2dec(buffer[1]) # minute
    rtc[2] = bcd2dec(buffer[2]) # hour
    rtc[3] = bcd2dec(buffer[3]&0x3f) # day
    rtc[4] = bcd2dec(buffer[4]&0x1f) # month
    rtc[5] = bytes2int(year)+(buffer[3]>>6) # year
    rtc[6] = buffer[4]>>5 # day of week
    
def show():    
    print("{}. {}/{}/{} {}:{}:{}".format(
        dayOfWeek[rtc[6]],
        rtc[3],
        rtc[4],
        rtc[5],
        rtc[2],
        rtc[1],
        rtc[0]
        ))
    
def adjust(day,month,year,dow,hour,minute,second):
    y = (year-RTC_BEGIN_YEAR)<<6
    d = dow << 5
    buffer = bytearray([0,0,0,0,0])
    buffer[0] = dec2bcd(second)
    buffer[1] = dec2bcd(minute)
    buffer[2] = dec2bcd(hour)
    buffer[3] = dec2bcd(day)+y
    buffer[4] = dec2bcd(month)+d
    i2c.writeto_mem(PCF8583_ADDR,RTC_SEC,buffer)

####################### main program ############################
if __name__=="__main__":
    if not (PCF8583_ADDR in devices):
        print("not found PCF8583!!!")
    else:
        begin()
        adjust(9,6,2021,3,13,35,0)
        cnt = 0
        while cnt<10:
            now()
            show()
            time.sleep_ms(1000)
            cnt = cnt+1

จากโค้ดโปรแกรมจะพบว่า เนื่องจาก PCF8583 เก็บปีได้เพียง 4 ปี คือ ค่า 0,1,2 หรือ 3 ดังนั้น ผู้เขียนจึงจัดเก็บค่าปีเอาไว้ในหน่วยความจำ RAM ของ PCF8583 ในตำแหน่ง 0x20 เพื่อใช้สำหรับอ่านค่าปีมาบวกกับค่า 0 ถึง 3 ด้วยเหตุนี้เพมื่อเก็บปีเริ่มต้นเป็น 2020 เมื่อรวมกับค่า 1 จึงได้ผลลัพธ์เป็น 2021 และผลของการทำงานเป็นดังภาพที่ 4

สรุป

จากบทความนี้หวังว่าคงเป็นประโยชน์กับผู้ใช้งานบอร์ด ET-mini PCF8583 หรือผู้ที่เลือกใช้ rtc เป็นไอซี pcf8583 บ้างไม่มากก็น้อย สุดท้ายขอให้สนุกกับการเขียนโปรแกรมครับ

(C) 2020-2021, โดย อ.ดนัย เจษฎาฐิติกุล/อ.จารุต บุศราทิจ
ปรับปรุงเมื่อ 2021-06-09, 2021-06-10, 2021-09-26