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一、前言
DS3231是一顆時鐘晶片，¡¿¡¿它的守時精度可以達到 2個ppm。¡¿¡¿下面對它的基本功能進行測試，¡¿¡¿為後面再工程中應用驗證基本方案。¡¿¡¿提供基本的測試資料。
二、測試電路
設計電路，其中的單片機為 STM32F103。通過 I2C總線連接配接 DS3231晶片。鋪設單面PCB，适合一分鐘制版。一分鐘之後，得到了測試電路闆。下面焊接測試。
▲ 圖1.2.1 測試電路圖
▲ 圖1.2.2 實驗電路PCB圖
三、焊接測試
焊接電路闆，其中還有一個跳線沒有使用 0 歐姆進行短接。焊接的單片機是一顆APM32單片機，據說能夠完全相容 STM32單片機。下面對它進行測試。
首先通過STM32的 I2C總線，測試是否能夠通路到 DS3231。在 CubeMX中使能 I2C功能，設定時鐘頻率為 100kHz。根據DS3231資料手冊，可以知道它對應的 I2C總線位址為0x68。調用 HAL 庫中的I2C函數，判斷總線上是否存在 這個位址上的裝置。請注意，這裡的裝置位址，應該由原來的位址左移一位，最後形成第一個位元組前7位位址。冬雨DS3231來說，對應的是0xd0。
觀察I2C總線波形，上面是時鐘信号，下面是資料信号。在起始信号之後，接下來發送DS3231的位址，接下來發送 0，表示對 I2C裝置的寫入過程。緊接着是 DS3231傳回的應答信号。最後是 I2C 停止信号。這樣便正确的通路到 DS3231晶片了。
四、DS3231基本功能
DS3231内部具有19個寄存器，下面讀取這些寄存器内容。首先通過I2C 寫指令，寫入讀取寄存器的位址。每次都是從 0 開始。然後讀取 19個寄存器。根據DS3231的資料手冊可以知道，從前往後分别是時鐘和日期。可以看到，第一個位元組為 時鐘的秒計數，是 BCD編碼。最後兩位是溫度數值。
在設計原理圖的時候，忘記在 DS3231時鐘輸出增加一個上拉電阻。這樣就無法觀察到 時鐘信号。在電路闆上臨時飛起一個20k歐姆的電阻，觀察在第一管腳輸出的時鐘信号。預設的情況下，該管腳輸出時鐘信号。使用示波器探頭，在局部進行差分測量，在示波器上，顯示出輸出時鐘波形。可以看到時鐘的頻率為32.768kHz。由于是開路輸出，是以脈沖信号的上升沿相對比較緩慢。
使用FLUKE45測量脈沖的頻率，結果顯示未精确的32.768kHz，由于萬用表的精度，也隻能顯示到 1Hz的精度。
下面使用 FA-2 頻率計對 時鐘信号進行測試。它可以顯示到 頻率在 0.01Hz上下跳動。這是我手邊精度最高的頻率計了。
通過 GATE 按鍵，改變頻率計門控時間，修改為 10秒，此時，頻率計的分辨率可以達到 10萬分之一Hz，可以看到此時，DS3231的頻率穩定度在 千分之一秒。但是，通過修改DS3231中的老化補償寄存器，還無法觀察到頻率的變化。
除了第一管腳 32.756kHz 的脈沖輸出之外，DS3231還可以通過寄存器控制在 INT 管腳方波輸出。下面觀測INT管腳的波形。原則上它需要外部施加上拉電阻。這裡應用了 單片機本身IO口的上拉電阻，可以看到有對應的輸出方波。方波的頻率為 8.096kHz。修改控制寄存器的數值，可以改變方波的頻率。現在是 1024Hz。
※總 結 ※
本文測試了時鐘晶片 DS3231的基本功能。這為在後面工程應用提供了基本使用經驗。它内部內建有石英晶體以及溫度傳感器。能夠實作 2ppm的時鐘計時精度。後面利用它的計時功能以及輸出脈沖功能，來優化之前的一個裝置的設計方案。
參考資料
[1]
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/DS3231.pdf: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/DS3231.pdf
[2]
DS3231: https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/data-sheets/DS3231_cn.pdf