當前位置:首頁 > 智能硬件 > 智能硬件
[導讀]介紹高精度的實時時間芯片X1288的主要特點、工作原理及實際應用。

   摘要:介紹高精度的實時時間芯片X1288的主要特點、工作原理及實際應用。給出具體的內部框圖、計時精度調節(jié)原理、高精度定時的PCB設計和讀寫操作的基本程序。

    關鍵詞:RTC X1288 高精度 精度調節(jié)

引言

X1288是Xicor公司最新推出的高精度多功能時間芯片。除了提供高精度的時間外,還提供了片內的32K×8位的EEPROM、看門狗、2個警告和備和電源的自動切換、頻率輸出等大量實用的功能。由于它使用的外部晶振可以選用低價格的32.768kHz晶體振蕩器,所以芯片的價格便宜。它提供的時間分辨率為1/100s,以及小于5×10 -6的年變化率,使得它得以在手機、POS設備、智能儀表、控制裝置及其它電子領域中得以廣泛的應用,而且還可以作為低精度儀表的時間校準。

1 X1288簡介

X1288的引腳如圖1所示。

X1288共有兩種封裝形式:一種是16引腳的SOIC封裝(表面幀式),另一種為14引腳的TSSOP封裝(雙列直插式)。

圖1

    X1,X2:外接32.768kHz晶振的引腳。

RESET:復位信號輸出,作為看門狗時使用。

Vss:數(shù)字地。

SDA:用于串行傳輸數(shù)據(jù)的輸入與輸出雙向引腳。引腳為開漏輸出,因此需要接上拉電阻,線上的傳輸速度最高達400kHz。

SCL:串行時鐘輸入腳。

PHZ/IRQ:多功能復用引腳。

功能1——可編程的頻率輸出??梢暂敵?2.768kHz、100Hz、1Hz或不激活四種狀態(tài)。

功能2——中斷輸出。提醒上位機一個定時警告已產生,低電平表示激活。

VBACK:后備支撐電源引腳輸入端。

Vcc:主電源。

NC:無內部連接。

2 X1288的內部框圖及其工作原理

X1288內部由振蕩電路、分頻電路、計時單元、晶振補償單元、時間保存寄存器、警告寄存器、256Kb EEPROM、狀態(tài)寄存器、控制寄存器、串行接口譯碼器、控制譯 碼單元、看門狗定時器、低電平復位電路等組成。內部框圖如圖2所示。

圖2

    由于上位機是通過控制X1288的各寄存器對芯片進行操作的。因此,主要介紹內部寄存器及實現(xiàn)高精度定時的調節(jié)原理。

X1288內部共有可用的寄存器64個,其中0x00~0x37和0x3f已經使用。分別為狀態(tài)寄存器、時間寄存器、控制寄存器、報警寄存器0、報警寄存器1。

2.1 主要寄存器介紹

狀態(tài)寄存器(SR)是易失性的,其地址是03H,命令格式如下:

位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0 缺省值
BAT AL1 AL0 0 0 RWEL WEL RTCF 01h

BAT:后備電源標志。BAT為“1”,表明器件在使用后備電源。

AL1、AL0:報警選擇位。X1288中有兩個報警寄存器。若其中的某一報警時間與實時時鐘相同時,相應的AL1和AL0位將變?yōu)椤?”;當讀取SR的值后,該位又變?yōu)椤?”。

RWEL:時鐘/控制寄存器寫入控制位。對控制寄存器進行寫操作時,必須先使該位為“1”。

WEL:控制寄存器和內部的EEPROM的寫入控制位。在對它們進行寫操作時,必須先使該位為“1”。但是要對它進行寫,先要寫RWE1位為“1”,即先寫“02H”到狀態(tài)寄存器,再寫“06H”到狀態(tài)寄存器才可以。

RTCF:掉電標志位。當全部電源包括Vcc和VBACK失效后,該閏變?yōu)椤?”;而在系統(tǒng)再次上電后,如果要對RTC進行第一次有效寫操作,則應首先使該位為“0”。

2.2 計時精度調節(jié)原理

為了實現(xiàn)高精度的定時,X1288主要通過芯片內部的晶振補償單元的數(shù)字微調寄存器和模擬微調寄存器來實現(xiàn)。這兩個寄存器為非易失性的,掉電之后數(shù)據(jù)也不會丟失。數(shù)字微調寄存器(DTR)應用3位DTR2、DTR1、DTR0來調節(jié)每秒的計算次數(shù)和平均錯誤,獲得更好的精度。其中DTR2為符號位:DTR2=0,頻率補償為正;DTR2=1,頻率補償為負。DTR1、DTR0是數(shù)值位,DTR1提供10×10 -6的調整范圍。DTR0提供20×10 -6的調節(jié)范圍。三個位組合起來提供-30×10 -6~+30×10 -6的調節(jié)。模擬微調寄存器(ATR)共有ATR5~ATR0的6個模擬微調位,用于調節(jié)芯片內加載電容的大小。加載電容的大小為3.25pF~18.75pF。內部電容大小的計算公式如下:

CATR=(ATR value×0.25pF)+11.0pF

典型可調節(jié)的晶振頻率范圍上下偏差為+116×10 -6~-37×10 -6。兩個微調寄存器相結合,最大可調節(jié)+146×10 -6,實現(xiàn)高精度的定時微調。

圖3

3 應用

3.1 X1288與CPU連接的原理圖

X1288與89C92的連接比較簡單,如圖3所示。有點要注意的是,在SCL、SDA和RESET引腳要接上拉電阻。

3.2 為實現(xiàn)高精度定時的PCB設計

由于X1288的晶振輸入引腳X1的輸入阻抗非常高,會從電路板上的其它電路中拾取高頻信號;同時,輸入引腳X2接晶振的另外一個引腳,它也是一個敏感節(jié)點。另外,高頻的噪聲信號能夠從兩個節(jié)點注入晶振電路,產生雙倍的時鐘或雜亂的時鐘信號,嚴重影響定時器的精確定。因此,需要小心設計的電路的布線,以避免哭聲信號的拾取。在設計中,連接到X1、X2的晶振引腳要盡可能的短,而且最好在晶振周圍布上寬的地線,以減少噪聲的侵入。但是,在X1、X2引腳邊要避免布地線,以防止增加X1、X2引腳的輸入負載電容。還有,在Vcc與地線之間一定要接上一個非極性的電容。典型的布線如圖4所示。

3.3 軟件介紹

X1288與CPU的接口方式,遵循標準的I2C總線協(xié)議格式。即首先主器件發(fā)出啟動信號,其次是命令幀、地址幀和數(shù)據(jù)幀格式。所有的命令、數(shù)據(jù)和地址字節(jié)首先傳輸最高位。關于I2C總線的格式在各種論文中已有詳細描述。以下是C51對X1288進行基本操作的程序。

(1)讀X1288的程序

uchar Read_x1288(void)/*讀一個字節(jié)的數(shù)據(jù)*/

{ uchar temp=0;

uchar BitCounter=8;

Scl_x1288=Low;

do{

Scl_x1288=Low;

_nop_();_nop_();

Scl_x1288=High;

_nop_();_nop_();

if(Sda_x1288) /*如果Sda=1;*/

temp=temp|0x01|; /*temp的最低位置1*/

else

temp=temp&0xfe; /*否則temp的最低位清0*/

if(BitCounter-1)

{temp=temp<<1;}

BitCounter--;

}while(BitCounter);

Scl_x1288=Low;

return(temp);};

(2)寫x1288的程序

void Write_x1288(uchar TempData)/*寫數(shù)據(jù)子程序*/

{uchar BitCounter=8; /*位數(shù)控制*/

uchar temp; /*中間變量控制*/

temp=TempData;

Scl_x1288=Low;

do{

Scl_x1288=Low;

_nop_();_nop_();

Sda_x1288=((temp & 0x80)?1:0);

_nop_();_nop_();

Scl_x1288=High;

_nop_();_nop_();

temp=temp<<1;

BitCounter--;

}while(BitCounter);

Scl_x1288=Low;}

4 小結

實驗證明,X1288多功能高精度時間芯片與其它時鐘芯片相比,有精度高、功能全、使用靈活簡單,性能價格比極高的特點。在實際應用中,作為低精度計時器的校時,也完全可行。它具有很高的應用價值。

本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內容真實性等。需要轉載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內容侵犯您的權益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或將催生出更大的獨角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉