Hodiny reálneho času DS3231 s komunikáciou I2C

Mikroriadené zariadenie je schopné veľmi presného riadenia času, najmä v ľudskom meradle, ale jeho udržiavanie „v čase“, a teda v chode, je veľmi nákladné z hľadiska spotreby, takže je bežné mať obvod, ktorý si vyžaduje čas. komponent schopný vykonávať túto úlohu autonómne a udržiavať veľmi nízku spotrebu, aby bol schopný napájať ho s malou batériou po dlhú dobu. Tieto zariadenia sú tzv hodiny v reálnom čase (RTC)

Vonkajšia prevádzka, to znamená, že tvárou v tvár používateľovi (alebo okruhu) hodín reálneho času je to veľmi podobné. Ak zdieľajú aj komunikáciu, I2C je populárne medzi populárnymi, možno zovšeobecniť stačí pri popise jeho využívania.

Rovnako ako všetky zdieľajú typickú aplikačnú schému zapojenia alebo podobnú komunikáciu, zdieľajú aj pár (relatívnych) nepríjemnosť. Na jednej strane jeho Presnosť Zvyčajne je mierny, vhodný na použitie v ľudskom meradle, ale vyžaduje si kalibráciu, aby zostala v rámci prijateľných hodnôt. Charakteristická hodnota je zvyčajne okolo ±5 častíc na milión (ppm), čo veľmi približne môže zodpovedať ±5 minútam za rok; prípustné, ak je vytvorený synchronizačný protokol. Nevýhodou je, že presnosť prudko klesá v závislosti od teplotné zmeny a nie je nezvyčajné, že sa za určitých okolností vynásobí 10 (alebo viac).

Rovnako ako mnoho iných komponentov, aj hodiny reálneho času potrebujú a oscilátor s ktorým pracovať (zodpovedné za presnosť, o ktorej som hovoril predtým). Nie je to tak, že mať oscilátor je samo osebe nevýhodou, ale bude to ďalší komponent, ktorý treba pridať do obvodu, ktorý bude potrebovať svoj priestor alebo prípadne iný výpočet urobiť, aby sa celý okruh udržal s určitou základnou frekvenciou.

Existujú aj ďalšie zreteľnejšie nevýhody, ako je spotreba a preto výdrž batérie ktorý zachováva čas a konfiguráciu, ktorá, pretože ide o niečo univerzálnejšie (hoci logicky nepravidelne distribuované), sa zvyčajne zvažuje pri navrhovaní zariadení, ktoré obsahujú RTC a nie je to špecifický problém.

Hodiny reálneho času, ktoré popisujem v tomto článku, sú DS3231, rieši potrebu externého oscilátora a nevýhody presnosti použitím interného oscilátora a technológia teplotne kompenzovaný kryštálový oscilátor (TCXO) Tabuľka uložená vo vnútornej pamäti komponentu určuje, ako sa má čas odložiť na základe teploty a prevádzkového času (vek) zariadenia. S touto technikou sa podľa údajového listu dosiahne presnosť ±3.5 ppm v priemyselnom teplotnom rozsahu, od -40 °C do +85 °C, alebo ±2 ppm v komerčnom teplotnom rozsahu.

Hodiny v reálnom čase zvyčajne obsahujú malé pamäť v ktorom sa dajú uložiť bežné veci, ktoré sa používajú, ako napríklad niekoľko hodín budíka. Zriedkavosťou tiež nie je potreba väčšej pamäte pre iné, o niečo špecifickejšie časové aplikácie, a preto sa zvyčajne pridáva v typických aplikáciách alebo dokonca interne v niektorých verziách integrovaných. Napríklad jemu DS3232 Je rovnaký ako predmetný DS3231, ale má 236 bajtov SRAM ktoré sú tiež udržiavané, ako napríklad dátum a čas, pomocou záložnej batérie zariadenia.

Povedal som to na začiatku komunikácia medzi okruhmi (I²C, pre inter-integrovaný obvod) je jedným z najpopulárnejších a najčastejšie prítomných, aj keď je tiež pravda, že v určitých nastaveniach komunikácie SPI (sériové periférne rozhranie) Môžu byť lepšou alternatívou; V takýchto prípadoch existujú ekvivalentné verzie, napríklad DS3234 vzhľadom na DS3231, ktoré nahrádzajú I²C podľa SPI.

Al merať teplotu na kompenzáciu prevádzky RTC, toto zariadenie je možné použiť aj ako teplomer v rámci samotnej zostavy. Hoci hodnoty, ktoré vracia, sú prezentované v štvrťstupňových intervaloch, jeho presnosť nie je príliš dobrá, ±3°C podľa údajového listu. Berúc do úvahy, že teplota sa bude merať na doske plošných spojov spolu so zahrievaním komponentov bez veľkej kontroly, toto opatrenie je dostatočné v mnohých prípadoch, najmä ak to, čo je zaujímavé, je zmerať trend a nielen presnú teplotu v okamihu. Na druhej strane, teplota je vždy k dispozícii na kontrolu, ale je čítaná z registra, ktorý sa aktualizuje iba každých 64 sekúnd, dosť na to, aby ukázal vývoj počas dlhého obdobia, nestačí poznať teplotu okamihu.

Pinout RTC DS3231

Typický obvod na použitie RTC DS3231