Raspberry Pi RTC Modul steuern – I2C Real Time Clock

Der Raspberry Pi speichert das Datum nicht dauerhaft. Mithilfe des Raspberry Pi RTC (Real Time Clock) Moduls DS1307 hat man eine Echtzeituhr – unabhängig von einer bestehenden Internetverbindung. Dies ist in vielen Anwendungen, welche einen Zeitstempel benötigen, aber nicht mit dem Internet verbunden sein können, von Vorteil. Vor allem für Outdoor Pi’s und Logging Systemen ist es wichtig das genaue Datum und Uhrzeit zu kennen.

In diesem Tutorial geht es um die Inbetriebnahme einer Echtzeituhr (RTC) und Synchronisierung der Systemzeit von Linux / Raspbian.

 

Verwendetes Zubehör

Folgendes Zubehör wirst du benötigen:

• Tiny RTC DS1307 I2C Modul
• Lötutensilien (wichtig, siehe Erklärung)
• Female-Female Jumper Kabel

Alternativ sollte das RTC DS3231 Modul auch funktionieren, allerdings habe ich es damit (noch) nicht getestet.

 

Vorbereitung

Die Tiny RTC Module sind eigentlich für den Arduino hergestellt, dessen IO Pins auf 5V agieren. Da die GPIOs des Raspberry Pi’s nur auf 3.3V arbeiten und eine höhere Spannung sie beschädigen kann, müssen wir zwei Widerstände des Boards entfernen.

 Auf der Rückseite sind die zwei Widerstände (R2 und R3), welche entfernt werden. Dazu erhitzen wir mit der Lötspitze jeweils die Befestigungen. Außerdem können noch Pin-Leisten angelötet werden, die meistens mit dabei sind. Wir brauchen nur die Seite mit 7 Pins (rechts):

Alternativ könnte auch ein Logic Level Converter (wie hier) zwischengeschaltet werden.

 

 

Anschluss des Raspberry Pi RTC I2C Moduls

Angeschlossen wird das Modul per I²C Schnittstelle. Dazu verwenden wir die rechte Pin Seite (welche 7 Pins hat), da im Offline Modus des Raspberrys der Strom von der Batterie gezogen werden soll, sodass die Uhr nicht stehen bleibt. Andere Module haben ggf. nur eine Pinleiste. Die Belegung ist wie folgt:

RTC Modul	Raspberry Pi
SCL	GPIO 3 / SCL (Pin 5)
SDA	GPIO 2 / SDA (Pin 3)
VCC / 5V	5V (Pin 2)
GND	GND (Pin 6)

 

Die RTC Module unterscheiden sich ein wenig vom Aufbau, daher sollte das folgende Bild nur als Anhaltspunkt genommen werden. Wichtig ist, dass die angeschlossenen Pins stimmen:

 

 

Raspberry Pi RTC Software

Bevor wir richtig loslegen können, muss sichergestellt sein, dass alle Pakete und Paketquellen auf dem neusten Stand sind, daher aktualisieren wir diese zuerst und installieren dann die I2C Software:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade --yes
sudo apt-get install i2c-tools

Anschließend muss der I2C Bus noch aktiviert werden, falls noch nicht geschehen:

sudo raspi-config

Unter „Advanced Options“ > „I2C“ alles aktivieren (einfach mit Yes bestätigen). Ein Neustart ist ggf. nötig.

Nun bearbeiten wir noch die modules Datei

sudo nano /etc/modules

und fügen die nicht vorhandenen Einträge am Ende hinzu:

i2c-bcm2708
i2c-dev
rtc-ds1307

Gespeichert und beendet wird mit STRG+O, STRG+X.

Um die Module zu aktivieren, müssen sie geladen werden:

sudo modprobe i2c_bcm2708
sudo modprobe i2c_dev
sudo modprobe rtc-ds1307

Wir können nun schauen, ob das RTC Module per I2C erkannt wurde (der Parameter -y 1 gibt an, dass es sich um Rev.2 handelt. Nur das aller erste Raspberry Pi entspricht Revision 1):

i2cdetect -y 1

Es sollte ein folgender Output zu sehen sein:

pi@raspberrypi:~ $ i2cdetect -y 1
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: 50 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

Das Modul wird also erkannt und kann mittels i2cget -y 1 0x68 abgefragt werden. Da ein Hex Code nur schlecht leserlich ist, tragen wir das Modul als neues I2C Gerät ein:

sudo bash
echo ds1307 0x68 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
exit

Anschließend können wir einfach mittels sudo hwclock -r die Uhrzeit auslesen. Die lokale Uhrzeit des Systems bekommst du mit date heraus.

Bei mir war die Echtzeituhr noch nicht richtig eingestellt (1. Januar 2000), weshalb ich sie erst einstellen musste. Da die lokale Systemzeit stimmt (automatisch abgegriffen über einen NTP Server), habe ich sie folgendermaßen synchronisiert (alle Befehle können übrigens in der hwclock Doku nachgelesen werden):

sudo hwclock --set --date="$(date "+%m/%d/%y %H:%M:%S")"

Falls du die System-Uhrzeit (und Zeitzone!) ändern möchtest, solltest du dies per sudo raspi-config tun,  bevor du die Uhrzeiten synchronisierst.

 

Um nun die Systemzeit automatisch bei jedem Neustart zu setzen, müssen wir einen Set-Befehl in den Autostart schreiben. Dazu bearbeiten wir die Datei:

sudo nano /etc/rc.local

Vor dem exit 0 kommen folgende zwei Zeile hinzu:

echo ds1307 0x68 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
hwclock --hctosys

 

Nach einem Neustart sollte nun die richtige Uhrzeit aus dem Raspberry Pi RTC Modul gelesen und eingestellt werden – ganz ohne Internetverbindung.