Leer un RTC DS1307 virtual con Raspberry Pi Pico I2C

Introducción

¿Alguna vez has querido añadir un reloj en tiempo real (RTC) a tu proyecto pero no tenías el hardware a mano? Con Velxio, puedes simular una lectura completa de un RTC I2C usando una Raspberry Pi Pico y un DS1307 virtual, todo en tu navegador. En este tutorial, recorreremos el circuito, el código y los conceptos clave para que puedas usar la comunicación I2C con confianza en tus propios proyectos.

Recorrido del Circuito

Empecemos viendo el circuito. Abre el ejemplo en Velxio y verás los siguientes componentes:

El circuito es sencillo: una Raspberry Pi Pico (nano-rp2040) está conectada a dos LEDs y un RTC DS1307 virtual (no se muestra como componente separado — el RTC está integrado en la simulación). Los LEDs se usan como indicadores visuales de la actividad I2C.

• LED (azul): Conectado al pin D12 (línea SDA) mediante un cable azul. Su ánodo (A) se conecta a D12, y su cátodo (C) va a GND.1 a través de un cable negro.
• LED (amarillo): Conectado al pin D10 (línea SCL) mediante un cable naranja. Su ánodo (A) se conecta a D10, y su cátodo (C) va a GND.1 a través de un cable negro.

Ambos LEDs comparten la misma tierra (GND.1). El bus I2C consta de las líneas SDA (datos) y SCL (reloj). El RTC DS1307 está conectado internamente a estas líneas en la dirección 0x68. Los LEDs no son estrictamente necesarios para la comunicación I2C, pero proporcionan una pista visual de que las líneas están cambiando de estado.

Para construir este circuito tú mismo, puedes usar el selector de componentes de Velxio:

Busca “Raspberry Pi Pico” y “LED”, luego conéctalos como se describe. La barra de herramientas del lienzo te ayuda a hacer zoom y organizar los componentes:

Recorrido del Código

Ahora vamos a sumergirnos en el código. El sketch utiliza la librería Wire (integrada) para comunicarse con el DS1307 por I2C. Aquí está el código completo:

// Raspberry Pi Pico — I2C DS1307 RTC Read
// Reads time from virtual RTC at address 0x68

#include <Wire.h>

byte bcdToDec(byte val) {
  return ((val >> 4) * 10) + (val & 0x0F);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(500);
  Wire.begin();
  Serial.println("=== Pico I2C RTC Read ===");
  Serial.println("Reading DS1307 at 0x68 (system time)");
  Serial.println();
}

void loop() {
  // Set register pointer to 0
  Wire.beginTransmission(0x68);
  Wire.write(0x00);
  Wire.endTransmission();

  // Read 7 bytes: sec, min, hr, dow, date, month, year
  Wire.requestFrom(0x68, 7);
  if (Wire.available() >= 7) {
    byte sec   = bcdToDec(Wire.read() & 0x7F);
    byte min   = bcdToDec(Wire.read());
    byte hr    = bcdToDec(Wire.read() & 0x3F);
    byte dow   = bcdToDec(Wire.read());
    byte date  = bcdToDec(Wire.read());
    byte month = bcdToDec(Wire.read());
    byte year  = bcdToDec(Wire.read());

    const char* days[] = {"", "Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};

    Serial.print("Time: ");
    if (hr < 10) Serial.print('0'); Serial.print(hr); Serial.print(':');
    if (min < 10) Serial.print('0'); Serial.print(min); Serial.print(':');
    if (sec < 10) Serial.print('0'); Serial.print(sec);
    Serial.print("  Date: ");
    Serial.print(days[dow]); Serial.print(' ');
    if (date < 10) Serial.print('0'); Serial.print(date); Serial.print('/');
    if (month < 10) Serial.print('0'); Serial.print(month); Serial.print('/');
    Serial.print("20"); if (year < 10) Serial.print('0'); Serial.println(year);
  } else {
    Serial.println("RTC not responding!");
  }

  delay(1000);
}

Cómo Funciona

1. Configuración: Iniciamos la comunicación serie a 115200 baudios e inicializamos el bus I2C con Wire.begin(). El DS1307 está en la dirección 0x68.

2. Bucle: Cada segundo, hacemos lo siguiente:

   • Enviamos un beginTransmission a la dirección 0x68, escribimos 0x00 (el puntero de registro al registro de segundos) y endTransmission.
   • Solicitamos 7 bytes al RTC usando Wire.requestFrom(0x68, 7).
   • Leemos cada byte y lo convertimos de BCD (Decimal Codificado en Binario) a decimal usando la función auxiliar bcdToDec.
   • Formateamos e imprimimos la hora y la fecha en el Monitor Serie.

3. Conversión BCD: El DS1307 almacena los valores de tiempo en formato BCD. Por ejemplo, el byte 0x45 representa 45 en BCD (4*10 + 5 = 45). La función bcdToDec extrae el dígito de las decenas (nibble alto) y el dígito de las unidades (nibble bajo) y los combina.

4. Enmascaramiento: Aplicamos máscaras a ciertos registros:

   • Segundos: & 0x7F limpia el bit CH (parada del reloj).
   • Horas: & 0x3F limpia el bit de modo 12/24 horas (asumiendo modo 24 horas).

Conceptos Clave

• Protocolo I2C: Un bus serie de dos hilos (SDA, SCL) para la comunicación entre microcontroladores y periféricos. Cada dispositivo tiene una dirección única.
• Librería Wire: La librería I2C integrada de Arduino. Usa Wire.begin() para unirte al bus, Wire.beginTransmission(dir) para empezar a hablar con un dispositivo, Wire.write() para enviar datos, Wire.endTransmission() para finalizar, y Wire.requestFrom(dir, cantidad) para leer bytes.
• Formato BCD: Muchos RTC usan BCD para simplificar la visualización. Debes convertir a decimal para una salida legible por humanos.
• Mapa de Registros: El DS1307 tiene un mapa de registros específico: segundos (0x00), minutos (0x01), horas (0x02), día de la semana (0x03), día del mes (0x04), mes (0x05), año (0x06).

Errores Comunes y Consejos de Depuración

• Dirección I2C Incorrecta: Verifica la dirección del dispositivo. El DS1307 suele ser 0x68 (7 bits). Si obtienes “RTC not responding!”, confirma la dirección.
• Resistencias de Pull-up Faltantes: En hardware real, las líneas I2C necesitan resistencias de pull-up. En Velxio, se simulan internamente, por lo que no es necesario añadirlas.
• Velocidad de Baudios Incorrecta: Asegúrate de que la velocidad de baudios del Monitor Serie coincida con 115200.
• Puntero de Registro No Establecido: Siempre establece el puntero de registro antes de leer. El código escribe 0x00 para apuntar al registro de segundos.
• Errores de Enmascaramiento: Olvidar enmascarar el bit CH (segundos) o el bit de modo 12/24 horas (horas) puede dar valores incorrectos.

Extensiones Sugeridas

• Establecer la Hora: Añade código para escribir la hora actual en el RTC. Usa Wire.write() para configurar cada registro.
• Función de Alarma: Implementa una alarma que active un LED cuando se alcance una hora determinada.
• Mostrar en LCD: Usa un LCD I2C para mostrar la hora en lugar del Monitor Serie.
• Múltiples RTC: Intenta leer desde dos dispositivos I2C diferentes en el mismo bus.

¡Pruébalo Tú Mismo!

¿Listo para experimentar? Abre el ejemplo en vivo en Velxio y ejecuta la simulación. Verás la hora impresa en el Monitor Serie cada segundo. Modifica el código para cambiar el intervalo de actualización o añadir nuevas funcionalidades.

Lanzar el Ejemplo de Lectura de RTC I2C con Pico

¡Feliz simulación!