摘要：介紹EPSON公司最新推出的高精度時鐘芯片RTC-4553的功能與特點。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 時鐘芯片 RTC-4553
現(xiàn)在流行的串行時鐘芯片很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。這些芯片接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用，但這些芯片都存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時鐘混亂等缺點。本文介紹一種EPSON公司最新推出的RTC-4553時鐘芯片。該芯片采用內(nèi)置晶振和獨特的數(shù)據(jù)方法，大大提高了時鐘精度和可靠性。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，時鐘誤差<3 min/年且無需調(diào)整，是儀器儀表高精度時鐘的理想芯片。
1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳
串行時鐘芯片的內(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、實時時鐘、計數(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，自動進入低功耗狀態(tài)；SCK為時鐘口，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個時鐘信號輸出口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，分別為時鐘寄存器和控制寄存器，如表1所列，用來存放秒、分、時、日、月、年、星期和3個特殊寄存器；第2頁、第3頁各有15個，共30個SRAM寄存器，頁面的選擇通過操作控制寄存器3的MS1、MS0位來實現(xiàn)。
表1
| 第0頁 | 第1頁 | 第2頁 | |||
| 地址A3A2A1A0 | 功能說明 | 地址A3A2A1A0 | 功能說明 | 地址A3A2A1A0 | |
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0A 0B 0C 0D 0E 0F |
個位秒 十位秒 個位分 十位分 個位時 十位時 星期 個位天 十位天 個位月 十位月 個位年 十位年 控制寄存器1 控制寄存器2 控制寄存器3 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0A 0B 0C 0D 0E |
靜 態(tài) RAM 區(qū) |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0A 0B 0C 0D 0E |
靜 態(tài) RAM 區(qū) |
控制寄存器1：CNT1
| TPS | - | CNTR | 24/12 |
TPS——TPOUT輸出時鐘選擇位，1輸出1024Hz，0輸出1/10Hz；
CNTR——時鐘寄存器清零標(biāo)志；
24/12——1為24小時制，0為12小時制。
控制寄存器2：
| BUSY | PONC | - | - |
BUSY——有進位溢出；
PONC——初始上電檢測，為1表示剛上電需校時。
控制寄存器3：
| - | - | MS1 | MS0 |
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，芯片處于讀出狀態(tài)，隨著SCK腳上的時鐘變化，內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在SOUT腳上。輸入需要8個時鐘，4個用來輸入地址；輸出數(shù)據(jù)也需要8個時鐘，包括4個地址位4個數(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為時間寄存器寫時序。芯片這種獨特的設(shè)計，防止了時鐘區(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，與單片機接口簡單，在設(shè)計中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也可與單片機的掉電檢測口相連，以便能迅速進入低功耗狀態(tài)。圖5以PIC單片機為例，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
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