树梅派应用22：树莓派 SAKS 扩展板实用应用之 DS1307 RTC 时钟模块

叁歲伎倆 2022-07-13 01:54 162阅读 0赞

本文所介绍的内容基于[树莓派瑞士军刀扩展板（SAKS）][SAKS]，由于 SAKS 基于树莓派通用的 GPIO 设计，文中的原理和代码也适用于其他情况。

本节以 SAKS 扩展板为硬件基础，实现让树莓派掉电后系统时间能继续保持的功能。在这个扩展板上已经有一个DS1307 RTC实时时钟模块，它是I2C类的设备，首先我们需要修改树莓派的配置文件使能I2C，通过nano编辑器修改raspi-blacklist.conf 文件内容。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> nano </code> 
      <code>/etc/modprobe</code> 
      <code>.d</code> 
      <code>/raspi-blacklist</code> 
      <code>.conf</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

修改为如下，开启I2C功能

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code># blacklist spi and i2c by default (many users don't need them)</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>blacklist spi-bcm2708</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>blacklist i2c-bcm2708</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

打开/etc/modules ，在文件结尾加上 i2c-dev

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> nano </code> 
      <code>/etc/modules</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> 
    <div>
      4 
    </div> 
    <div>
      5 
    </div> 
    <div>
      6 
    </div> 
    <div>
      7 
    </div> 
    <div>
      8 
    </div> 
    <div>
      9 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code># /etc/modules: kernel modules to load at boot time.</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>#</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code># This file contains the names of kernel modules that should be loaded</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code># at boot time, one per line. Lines beginning with "#" are ignored.</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code># Parameters can be specified after the module name.</code> 
     </div> 
     <div>
       &nbsp; 
     </div> 
     <div> 
      <code>snd-bcm2835</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>i2c-bcm2708</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>i2c-dev</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

运行配置工具

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> raspi-config</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![raspi\_config\_spi\_05][raspi_config_spi_05]  
选择Advanced Options -> I2C，依次选择Yes、OK、Finish。完成。下次启动系统时，I2C模块将被自动加载。

更新一次包列表，并安装 i2c-tools工具与python-smbus，重启树莓派。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> apt-get update</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> apt-get </code> 
      <code>install</code> 
      <code> i2c-tools python-smbus</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> reboot</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

重启后通过刚才安装的i2c-tools对i2c设备进行探测，输入以下命令，得到如下结果，说明检测到一个地址为0x68的I2C设备就是板上的DS1307。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> 
    <div>
      4 
    </div> 
    <div>
      5 
    </div> 
    <div>
      6 
    </div> 
    <div>
      7 
    </div> 
    <div>
      8 
    </div> 
    <div>
      9 
    </div> 
    <div>
      10 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> i2cdetect -y 1</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code> 
      <code>0&nbsp; 1&nbsp; 2&nbsp; 3&nbsp; 4&nbsp; 5&nbsp; 6&nbsp; 7&nbsp; 8&nbsp; 9&nbsp; a&nbsp; b&nbsp; c&nbsp; d&nbsp; e&nbsp; f</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>00:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- -- </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>70: -- -- -- -- -- -- -- --</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

检看 DS1307的数据手册，发现DS1307的7位地址的确是0x68。注意，如果忘了为时钟模块安装纽扣电池这里可能读取不到。

下面我们通过i2c-tools来测试下DS1307的功能，并将DS1307这个掉电不丢失的时钟用于树莓派系统的时钟。  
下面的测试必须在root权限下测试。

**=== 如何启用 root 账户的分割线 开始===**  
debian里root账户默认没有密码，但账户锁定。  
当需要root权限时，由默认账户经由sudo执行，Raspberry pi 系统中的Raspbian  
默认用户是pi 密码为raspberry

重新开启root账号，可由pi用户登录后，在命令行下执行

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> passwd</code> 
      <code>root</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

执行此命令后系统会提示输入两遍的root密码，输入你想设的密码即可，然后执行

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> passwd</code> 
      <code>--unlock root</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

这样就可以解锁root账户了。  
现在就有两个账户 pi@raspberrypi 和 root@raspberrypi 两个账户可以来回切换：  
在pi@raspberrypi 输入 su 然后输入刚才设置的密码进入 root 账户  
在root@raspberrypi 输入su pi 进入 pi账户  
**=== 如何启用 root 账户的分割线 结束===**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> 
    <div>
      4 
    </div> 
    <div>
      5 
    </div> 
    <div>
      6 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>su</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>Password: </code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>modprobe i2c-dev</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>echo</code> 
      <code> ds1307 0x68 &gt; </code> 
      <code>/sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>hwclock -r</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>Sat Jan&nbsp; 1 00:00:12 2000&nbsp; -0.120717 seconds</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

将系统时钟设定为当前时间，然后将系统时钟写入到DS1307硬件时钟里面

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> 
    <div>
      4 
    </div> 
    <div>
      5 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>date</code> 
      <code> 062120352014.00&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 备注：6月21日&nbsp; 20点35分 2014年</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>Sat Jun 21 20:35:00 UTC 2014</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>hwclock -w</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>date</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>Sat Jun 21 20:35:21 UTC 2014</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

编辑启动文件

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>sudo</code> 
      <code> nano </code> 
      <code>/etc/rc</code> 
      <code>.</code> 
      <code>local</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

将以下内容加入“exit 0”行之前

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> 
    <div>
      4 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>modprobe i2c-dev</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>echo ds1307 0x68 &gt; /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>hwclock -r</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>hwclock -s</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

ctrl+x退出

过几分钟拔掉网线，重启树莓派，输入“date”看看时间是否正确。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> 
    <div>
      4 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>date</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>Sat Jun 21 20:55:00 UTC 2014</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>root@raspberrypi:</code> 
      <code>/home/pi</code> 
      <code># hwclock -r</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>Sat Jun 21 20:56:30 2014&nbsp; -0.181549 seconds</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上将系统时钟和DS1307硬件时钟读出来发现 系统时钟比DS1307时钟慢了1分多。可能是在重启后DS1307写入系统后，系统需要等待1分多才开始计时。

至此，以后要用到实时时间就可以简单的使用 date 这个命令来获取。  
在python编程中可以使用以下代码读取实时时间。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> 
    <div>
      1 
    </div> 
    <div>
      2 
    </div> 
    <div>
      3 
    </div> </td> 
   <td> 
    <div> 
     <div> 
      <code>import</code> 
      <code> datetime </code> 
      <code>#导入系统时钟</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>now </code> 
      <code>=</code> 
      <code>datetime.datetime.now() </code> 
      <code>#读取当前时间并保存到now变量</code> 
     </div> 
     <div> 
      <code>timeString </code> 
      <code>=</code> 
      <code>now.strftime(</code> 
      <code>"%Y-%m-%d%H:%M"</code> 
      <code>) </code> 
      <code>#把now中的时间按指定格式转换成字符串</code> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

后面我们后面将开始介绍如何基于 SAKS 扩展板 DIY 各种有趣、实用的东西，欢迎持续关注！

[SAKS]: http://shumeipai.nxez.com/swiss-army-knife-shield-for-raspberry-pi
[raspi_config_spi_05]: /images/20220713/157435eea60f41e1a3e3c2c32c0535ec.png