利用實時時鐘IC RV5C338A實現用軟件校正時間

我們知道，實時時鐘IC一般把它產生的時間信號傳遞給微處理器等一類器件，作為它們的時鐘信號。通常，由頻率為32.768kHz晶振產生時鐘信號，將該時鐘信號進行1/215分頻后形成秒信號，由時鐘計數器對秒信號進行計數。

　　既然是處理時間信號，它的精度就成為人們十分關心的事情。晶體振蕩器具有很高的頻率精度，與RC振蕩器和陶瓷振蕩器相比，其精度要高兩個數量級以上。另外同一型號產品之間的離散性也比較小，在常溫下只有±20ppm的偏差，不過將±20ppm換算成月差，則為：

±20×10-6×60×60×24×30＝±51.8秒

　　如果用這樣的精度來細分時間的話，在一個月內，時鐘的偏差將接近1分鐘。為了實現令人滿意的計時精度，必須要進行調整。

普通實時時鐘IC存在的問題

　　通常在調整用于實時時鐘IC的晶振頻率時，首先要如圖1那樣設置一個微調電容器。通過調整兩個電容或其中一個電容來調整振蕩頻率，其頻率的可調范圍在幾十個ppm左右。但是這種調整方法存在下述兩個問題：

圖1：一般的實時時釧IC振蕩電路

● 批量生產時，必須由人工來調整微調電容的容量，因而難以實現自動化。

　　● 要定量地把握調整量十分困難。

電路特點

　　RV5C338A是理光公司近期推出的，可以由軟件來校正振蕩頻率的實時時鐘IC，RV5C338A的主要技術指標如下：

　　● CPU接口電源電壓：2.5～5.5V

　　● 時鐘電源電壓:1.45～5.5V

　　● CPU接口:串行三線式

　　● 時鐘耗電:0.35μA(VDD＝3V)

　　● 外型尺寸:2.9×4.0×1.2mm

　　所謂CPU接口電源電壓，是指CPU與為了訪問CPU的RTC的電源電壓。而所謂時鐘電源電壓，是指即使不能訪問CPU，RTC內部時鐘仍可以正常工作的電源電壓。

工作原理

　　在通常情況下，將32768Hz的時鐘信號進行1/32768分頻后構成秒信號，然后如圖2那樣，將這一分頻比每20秒鐘刷新一次，其改變的范圍為32768±124Hz，從而可以改變秒信號的時間長度。分頻比的調整可以在寄存器中設定，例如分頻比大于32768時，時鐘走時就慢，減小分頻比可以使它走快。這個調整范圍如果按時鐘的精度進行換算，則相當189ppm（月差約±490秒）。用這樣的軟件來校正時間有下述優點：

圖2：時間誤差的較正方法

● 批量生產時容易實現自動化

　　● 幾乎不存在外接元件隨時間變化的影響

　　● 可以正確地把握調整量并實現控制，例如可以進行這樣的調整：時鐘一天內快3秒，則可以將它調慢3秒。

電路說明

　　圖3為RV5C338A的內部框圖。為了通過設定寄存器的值來調整時鐘的快慢，片內設置了穩定振蕩頻率的電容器。

圖3：RV5C338A的內部框圖

圖4：使用RV5C338A的電路實例

圖4是RV5C338A的應用電路實例。圖中D1、D2組成后備系統切換電路，它由二極管構成“或”門電路。這里二極管應使用正向電壓VF小于0.3V（IF＝100μA時）的器件，如果大于0.3V的話，則將有一個超過（VDD+0.3V）的電壓加到SIO端口上，嚴重時將會損壞RTC。

　　另外，VF越是小的二極管，其反向電流就越大，因此接入后備系統時的漏電流也越大。在圖4中使用了反向電流為1μA的RB520S-30，從理論上計算，常溫下備用系統可以使用10年以上。晶振采用C-001R，振蕩頻率為32768Hz，后備電池使用常用的CR2025，電阻R為限流電阻，二極管D1損壞時它起著保護備用電池的作用。

目前，具有同RV5C338A相同封裝的器件有三種，它們都可以同串行接口連接：

　　● RV5C348A/B：4線式串行接口

　　● RV5C338A/RV5C339A：3線式串行接口

　　● RV5C386A/RV5C387A：I2C總線接口