新型高精度時(shí)鐘芯片RTL-4553

    摘要：介紹EPSON公司最新推出的高精度時(shí)鐘芯片RTC-4553的功能與特點(diǎn)。包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳、功能控制和單字節(jié)的讀程序。

    關(guān)鍵詞：單片機(jī) 時(shí)鐘芯片 RTC-4553

現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘芯片很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。這些芯片接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用，但這些芯片都存在時(shí)鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。本文介紹一種EPSON公司最新推出的RTC-4553時(shí)鐘芯片。該芯片采用內(nèi)置晶振和獨(dú)特的數(shù)據(jù)方法，大大提高了時(shí)鐘精度和可靠性。RTC-4553配有串行通信接口，另有30×4bit SRAM，有2000～2099的百年日歷，采用14腳SOP封裝，電池耗電2μA，時(shí)鐘誤差<3 min/年且無需調(diào)整，是儀器儀表高精度時(shí)鐘的理想芯片。

1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳

串行時(shí)鐘芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包含I/O控制器、移位寄存器、命令及邏輯控制器，表態(tài)RAM、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、計(jì)數(shù)器、晶振等部分。

圖2為RTC-4553的引腳圖。CS0為片選腳，低電平選中；WR為讀寫使能口，高為讀，低為寫；L1～L5為工廠出廠調(diào)整精度和測試用，使用中懸空；CS1為芯片掉電檢查口，可直接與系統(tǒng)電源連接，芯片測到該口為低時(shí)，自動進(jìn)入低功耗狀態(tài)；SCK為時(shí)鐘口，SIN為數(shù)據(jù)輸入口，SOUT為數(shù)據(jù)輸出口。另外，芯片還有1個(gè)時(shí)鐘信號輸出口TPOUT，該口可輸出1024Hz或1/10Hz的信號，以供檢測芯片的時(shí)鐘精度所用。

2 功能及控制

2.1 寄存器

RTC-4553共有46×4bit寄存器。這些寄存器分3頁，第1頁共16個(gè)，分別為時(shí)鐘寄存器和控制寄存器，如表1所列，用來存放秒、分、時(shí)、日、月、年、星期和3個(gè)特殊寄存器；第2頁、第3頁各有15個(gè)，共30個(gè)SRAM寄存器，頁面的選擇通過操作控制寄存器3的MS1、MS0位來實(shí)現(xiàn)。

表1

控制寄存器1：CNT1

TPS——TPOUT輸出時(shí)鐘選擇位，1輸出1024Hz，0輸出1/10Hz；

CNTR——時(shí)鐘寄存器清零標(biāo)志；

24/12——1為24小時(shí)制，0為12小時(shí)制。

控制寄存器2：

BUSY——有進(jìn)位溢出；

PONC——初始上電檢測，為1表示剛上電需校時(shí)。

控制寄存器3：

MS1、MS0——頁面選擇位，00和01指向0頁，10指向1頁，11指向2頁。

2.2 數(shù)據(jù)讀出

在片選擇中芯片，WR置高時(shí)，芯片處于讀出狀態(tài)，隨著SCK腳上的時(shí)鐘變化，內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在SOUT腳上。輸入需要8個(gè)時(shí)鐘，4個(gè)用來輸入地址；輸出數(shù)據(jù)也需要8個(gè)時(shí)鐘，包括4個(gè)地址位4個(gè)數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)在SCK上升沿輸入，在下降沿輸出。寄存器的地址由SIN腳輸入，頁面由MS0、MS1決定。圖3為讀時(shí)序圖。

    2.3 數(shù)據(jù)寫入

RTC-4553采用特殊的寫指令，對第0頁的0D～0FH及第1頁、第2頁的寄存器的操作采用常規(guī)寫法，地址后面的數(shù)據(jù)將原樣寫入寄存器中，而對時(shí)間寄存器寫操作指令只能將內(nèi)部的內(nèi)容加1，并自動完成轉(zhuǎn)換。圖4為時(shí)間寄存器寫時(shí)序。芯片這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)，防止了時(shí)鐘區(qū)數(shù)據(jù)被意外干擾出現(xiàn)非法數(shù)據(jù)的可能，這正是該芯片高可靠性的原因所在。

3 應(yīng)用

RTC-4553采用串行通信，與單片機(jī)接口簡單，在設(shè)計(jì)中RAM區(qū)可放置少量的停電后系統(tǒng)需要保存的數(shù)據(jù)。CS1也可與單片機(jī)的掉電檢測口相連，以便能迅速進(jìn)入低功耗狀態(tài)。圖5以PIC單片機(jī)為例，給出連接圖。

按圖5給出單字節(jié)的讀程序：

入口：FDE的低4位存放讀地址，W的低4位存放讀地址

BSF RA，WR ；讀狀態(tài)

BCF RA，CS0 ；選芯片

MOVLW 8

MOVWF Count ;準(zhǔn)備發(fā)8位

LOOP：BCF RA，SCK ；SCK低電平

BCF RA，SIN

BTFSS FDE，0 ；FDE的0位為1

；則SIN口為1

GOTO LLL ；否則SIN口輸出0

BSF RA，SIN

LLL：

RRF FDE，1 ；FDE右移，準(zhǔn)備發(fā)下一位

BSF RA，SCK ；SCK高電平

DECFS2 Count

GOTO LOOP ；讀指令發(fā)完

MOVLW 8 ；準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)

MOVWF Count

LOOP1：

BCF RA，SCK

NOP

BSF RA，SCK

RRF W，0

BCF W，0

BTFSS RA，Sout ；讀判斷

GOTO LLL1

BSF W，0

LLL1：

DECFS2 Count

GOTO LOOP1

BCF RA，CS0 ；結(jié)束，關(guān)芯片