中国电子技术网
设为u乐国际娱乐官网 网站地图 加入收藏
 
  1. MCU|FPGA|嵌入式|模拟设计|RF|电源管理|传感器|测试测量|LED|DSP|存储器|AC/DC转换器|DC/DC转换器|放大器|铁电存储|
  1. 智能医疗|智能照明|无人机|VR|智能电源|3D打印|机器人|智能农业与环境|智能交通|智能教育|智能可穿戴|u乐国际娱乐官网|电机控制
 
  1. u乐国际娱乐官网 > 技术文库 > 如何正确设计实时时钟RTC?

如何正确设计实时时钟RTC?

关键词:计数器、缓存器 实时时钟RTC 时间:2018-04-11 16:54:48      来源:网络

RTC(Real_Time Clock)为整个电子系统提供时间基准,MCU、MPU、CPU均离不开RTC电路设计,在设计RTC单元时应注意哪些事项?常见的RTC故障如何解决呢?

一、什么是RTC

实时时钟(Real_Time Clock)简称为RTC,主要为各种电子系统提供时间基准。通常把集成于芯片内部的RTC称为片内RTC,在芯片外扩展的RTC称为外部RTC。


图1 时间格式

二、 RTC的发展

1、早期RTC

早期RTC常使用74/54系列、CC4000系列及555集成电路构建秒脉冲源,再利用分频器、计数器、缓存器等得到分、时、日、月、年的计时信号,最后通过通信口送到处理器处理。由于电路搭建复杂且受器件特性影响较大,这样的RTC往往精度差、功耗大且占用大面积PCB空间,且这类产品面临“2000年”的问题(千年虫问题详见百度)。


图2 千年虫问题

2、中期RTC

这一时期的RTC出现在20世纪90年代,由于采用特殊CMOS工艺,因此功耗大为降低,典型值约0.5μA以下,供电电压仅为1.4V以下。为节约宝贵的IO接口,通讯口也变为串行方式,出现了诸如三线SIO/四线SPI,部分产品采用2线I2C总线。封装上采用SOP/SSOP封装,体积大为缩小。得益于半导体技术的发展,这时的RTC精度、功耗等特性上得到实质性提高,已具备万年历功能甚至可以做到晶振停振自动检测功能。目前这类RTC正被广泛使用。


图3  PCF8583

3、新一代RTC

最新一代RTC产品中,除了包含第二代产品所具有的全部功能,更加入了复合功能,如低电压检测,主备用电池切换功能,抗印制板漏电功能,且本身封装更小(高度0.85mm,面积仅为2mm*2mm)。

三、RTC使用

RTC设计推荐方案如图4所示,若采用I2C/SPI通信的RTC IC且已具备I2C/SPI驱动程序,RTC的使用就显得尤为简单,仅需要加上晶振电路就可以工作了。


图4 RTC硬件电路

RTC设计电路简约而不简单,时钟芯片的选择、电路设计、器件放置、阻抗控制、PCB走线规范均会影响RTC的时间基准的稳定性,如图5所示为致远电子基于Cortex-A7架构的800MHz主频的M6Y2C-256F256LI-T核心板以及配套硬件开发指南,致远电子每一款核心板均有提供标准的推荐电路,为设计者提供稳定可靠的设计参考。


图5 提供完善硬件支持的核心板

软件方面,我们仅以linux为例了解下RTC的使用。在内核配置中选择与硬件匹配的RTC驱动,以生成正确的内核镜像。


图6 启用PCF8563 RTC驱动

图7 启用片内RTC

然后结合硬件测试RTC功能,使用命令date  –-help获取相关指令。hwclock –w命令将设置的时间同步到硬件,hwclock命令获取RTC时间,判断是否同步成功。


图8 date命令(部分)


图9 验证保存状态

四、RTC问题

1、计时不准

RTC的主要职责就是提供准确的时间基准,计时不准的RTC毫无价值可言。目前部分MCU在片内已集成RTC,实际测试中在电池供电6小时环境下片内RTC的偏差在1-2分钟。因此,若对实时时钟有较高的要求则需优先考虑外扩RTC,若能支持温度自动补偿则精度更佳,如DS3231、PCF2129可以在后备电池供电时根据温度变化自动修改补偿量。


图10 常见RTC精度对比(供参考)

2、无法读写

RTC无法读写(通信)时可从软、硬件两方面考虑。软件方面重点考虑通信驱动的问题,在嵌入式linux系统中常表现出RTC驱动无法检测到RTC的存在。比如在启动信息中打印pcf8563_get_datetime: read error,或者无法对I2C/SPI操作。这类问题可以使用带协议解码的示波器排查、验证。


图11  I2C协议解码

硬件方面,以常用的I2C为例,最不可忽视的则是上拉电阻的使用。I2C上拉电阻选择1K-10K为宜,可根据通信速率、长度、节点数而定。在节点数多、干扰大时还应在SDA、SCL线上串联100~200ohm左右的电阻,有效抑制干扰脉冲。另外,所有IC都有意外损坏的可能,必要时更换RTC芯片。


图12  I2C上拉电阻使用

3、掉电不保存

这种情况最可能的原因是未使用备用电源或备用电源没电了,应检查硬件电源电路。软件方面可能在用户程序、自启动脚本中设置了RTC,每次重启则将RTC恢复为默认值,这时应从启动打印信息或系统日志中排查。

 
猜你喜欢
  1. 验证码: 点击换一张
  2. 注册|忘记密码?
  1.    看开发
  • 基于 COMSOL 多物理场仿真在u乐国际娱乐官网中的应用 作为u乐国际娱乐官网中的关键技术,智能硬件的设计人员面临着许多研发难题,例如操控信号的接收和发射、身份感应识别、高灵敏触摸屏设计、运动感应传感器设计,以及 5G 网络的应用等。借助 COMSOL Multiphysics® 多物理场仿真软件,设计人员可以对此类技术问题进行仿真模拟及优化设计,进而推动u乐国际娱乐官网的蓬勃快速发展。 COMSOL     2018年04月10日     视频回放

    ADI公司PLL产品系列的最新发展 本在线研讨会开头将介绍锁相环和压控振荡器的基本原理。然后,我们将深入探讨环路滤波器配置、相位噪声、锁定时间和杂散等更高级的主题。我们还将讨论先进的PLL操作以及系统优化和性能平衡权衡。最后,我们将介绍最新的产品发展。 ADI     2018年04月11日     视频回放

u乐国际娱乐官网 中国电子行业研发工程师一站式服务平台 关于u乐国际娱乐官网| 广告招商| 联系我们| 招聘信息| 友情链接| u乐国际娱乐官网导航| 手机u乐国际娱乐官网 |   u乐国际娱乐官网官方微博 Copyright © 2000- u乐国际娱乐官网 版权所有      粤ICP备17063136号-2      增值电信业务经营许可证粤B2-20050142      京公网安备11010802010546号 Tel: 010-51077700, 0755-33322333     Fax: 010-51077511, 0755-33322099
u乐国际娱乐官网