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您的系統(tǒng)是否需要 RTC 模塊電路？
您的系統(tǒng)是否需要 RTC 模塊電路？
任何時(shí)候您需要跟蹤數(shù)字系統(tǒng)中的時(shí)間，您都需要將時(shí)鐘脈沖轉(zhuǎn)換為日期和時(shí)間。在時(shí)鐘電路上運(yùn)行是不夠的，轉(zhuǎn)換需要一些數(shù)字算術(shù)并且需要將時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)與某個(gè)參考日期進(jìn)行比較。由于無(wú)論設(shè)備是否在使用中，您的電子設(shè)備中的任何良好時(shí)鐘都應(yīng)該運(yùn)行，因此您還需要為計(jì)時(shí)模塊提供持久的電源。
您可以使用電路板中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC) 模塊來(lái)提供準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)，而不是將晶體或振蕩器電路連接到 MCU。這些小芯片提供了一種在數(shù)字系統(tǒng)中跟蹤時(shí)間并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)低速接口將數(shù)據(jù)反饋到 MCU 的簡(jiǎn)單方法。以下是一些需要 RTC 模塊電路的應(yīng)用以及這些電路的一些常用選項(xiàng)。
RTC模塊電路設(shè)計(jì)
RTC 模塊非常簡(jiǎn)單，占用空間小。它們的功耗也非常低，因?yàn)樗鼈兺ǔＶ恍枰獜木w或振蕩器電路讀取時(shí)鐘脈沖。最好的 RTC 模塊將在單個(gè)紐扣電池備用電池上提供至少十年的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，并且它們可以在可用時(shí)使用主系統(tǒng)電源運(yùn)行。這種簡(jiǎn)單的功能可能內(nèi)置于 MCU 中，但并非所有系統(tǒng)都需要帶有集成 RTC 電路的大型 MCU。
下圖顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的 RTC 模塊電路，其中包含一個(gè)流行的 IC。未參考時(shí)鐘脈沖從 32.768 kHz 時(shí)鐘饋送到該模塊，時(shí)鐘脈沖參考 DS1307 內(nèi)部的特定日期。從那里，外部 MCU 可以通過(guò) I2C 查詢數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在 MCU 的存儲(chǔ)器中。這與具有內(nèi)部振蕩器和 RTC 電路的其他 MCU 用于跟蹤時(shí)間的過(guò)程基本相同，作為其固件的一部分。
在上面的原理圖中，唯一值得注意的組件是ATTiny85 MCU。該 MCU 具有較小的 DIP 占用空間、具有 100,000 次擦除/寫入周期的內(nèi)部 EEPROM、內(nèi)部閃存和內(nèi)部 SRAM。這個(gè)特定的實(shí)現(xiàn)是客戶項(xiàng)目的電源監(jiān)控和跟蹤電路的一部分，但它說(shuō)明了一些不需要較大 MCU 的特殊情況，較小的 MCU、備用電池和 RTD 模塊電路將提供您需要的功能。
為什么要使用 RTC 模塊電路而不是 MCU？
我上面提到的電源產(chǎn)品由于多種原因不需要大型 MCU。下面列出了一些常見(jiàn)原因，它們也可能適用于您的下一個(gè)系統(tǒng)。
系統(tǒng)僅標(biāo)記和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這是傳感器節(jié)點(diǎn)板的典型任務(wù)，其中數(shù)據(jù)可能帶有時(shí)間戳和由邏輯電路觸發(fā)的其他一些標(biāo)準(zhǔn)。然后可以通過(guò) SPI 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 Flash 中。只要 MCU 具有 SPI 總線接口或其他低速接口（例如上例中的 I2C），就不需要重型 MCU。
核心功能內(nèi)置于其他集成電路中。在我上面引用的電源監(jiān)控板示例中，我們不需要將傳感和控制回路的邏輯集成到單個(gè) MCU 中。這會(huì)節(jié)省一些空間，但構(gòu)建固件就像重新發(fā)明輪子。其中許多功能都內(nèi)置在 COTS電源管理 IC 中。
斷斷續(xù)續(xù)的力量。如果設(shè)備需要離線，或者您預(yù)計(jì)電源訪問(wèn)將是間歇性的，那么您可以確保通過(guò)備用電池繼續(xù)跟蹤系統(tǒng)中的時(shí)間。RTC 模塊電路可以輕松地與紐扣電池連接，并且可以在不充電或更換的情況下運(yùn)行多年。這也意味著系統(tǒng)不需要額外的調(diào)節(jié)器/管理單元來(lái)使用電池供電。相比之下，使用 MCU 為電池供電計(jì)時(shí)會(huì)浪費(fèi)電池壽命，因此無(wú)論如何只使用小型 RTC 模塊電路是值得的。
流行的 RTC 組件
Maxim Integrated，DS1307 和 DS3231
這兩個(gè) RTC 模塊可以說(shuō)是一系列設(shè)備中最受歡迎的 RTC 模塊。DS1307 IC（如上圖所示）是一個(gè)最小組件，僅包括 I2C 接口、方波輸出、備用電池管理控制器和外部振蕩器輸入。的DS3231 RTC模塊是更強(qiáng)大的版本仍然通過(guò)I2C通信，但它包含一個(gè)集成的振蕩器，通過(guò)外部引腳復(fù)位功能，并且方波/ 32.768 kHz振蕩器輸出。
DS3231應(yīng)用電路。來(lái)自DS3231 數(shù)據(jù)表。
美信集成，MAX31341BEWC
這個(gè)特殊的 RTC 模塊是Maxim迄今為止最小的 RTC 組件，提供 180 nA 的超低電流消耗。該組件還具有集成報(bào)警功能以及可通過(guò) I2C 訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)功能。該組件還可以鎖定到具有各種標(biāo)準(zhǔn)頻率的參考時(shí)鐘，從而允許由外部源確定時(shí)鐘精度。目標(biāo)應(yīng)用包括醫(yī)療設(shè)備、可穿戴設(shè)備、遠(yuǎn)程信息處理和類似領(lǐng)域。
MAX31341 應(yīng)用 RTC 模塊電路與外部 MCU。來(lái)自MAX31341 數(shù)據(jù)表。
ISL12057IUZ提供與MAX31341類似的功能，但它主要面向工業(yè)、汽車和其他環(huán)境惡劣的應(yīng)用領(lǐng)域。與上面列出的其他組件一樣，它提供方波輸出，并通過(guò) I2C 接口訪問(wèn)數(shù)據(jù)。該組件可通過(guò)集成反相放大器支持具有 6 pF 負(fù)載電容的外部 32.768 kHz 振蕩器。
ISL12057IUZ 應(yīng)用 RTC 模塊電路。
其他時(shí)間跟蹤組件
除了 RTC 模塊本身，您還需要一些其他組件來(lái)提供穩(wěn)定的電源、配置數(shù)字總線以讀取數(shù)據(jù)以及與外部控制器接口。這些組件包括：
單片機(jī)或FPGA
電池和電池座
無(wú)源（電阻器和電容器）
如果您正在設(shè)計(jì)需要使用 RTC 模塊電路計(jì)時(shí)的移動(dòng)設(shè)備、IoT 產(chǎn)品或其他系統(tǒng)，您可以使用Octopart 中的高級(jí)搜索和過(guò)濾功能找到這些組件以及其他任何組件。