RTC Real-Time Clock Chips - A felhasználás célja, típusai és példái

Az automatizálással kapcsolatos bármely feladat elvégzéséhez gyakran meg kell számolnia bizonyos időközöket. Időnként ezt megteheti az óra vagy a gép ciklusának bizonyos számú periódusának megszámlálásával.

Mindazonáltal, bár valós időben hajtják végre a műveleteket egy adott frekvencián, és leggyakrabban a kvarc rezonátortól függenek, különösen akkor, ha a napszakhoz vannak kötve, az időben eltolódnak. A probléma megoldásához használjon valós idejű órát vagy RTC chipeket.

Mi ez?

Az RTC (valós idejű óra, orosz valós idejű óra) egy olyan mikroáramkör, amely az idő valós egységekben (másodpercben, percben, órában stb.) Történő számolására szolgál.

Ezek az energiaforrástól függenek, amely lehet külső, cserélhető elem vagy lítium elem formájában, vagy integrálható a mikroáramkör házába (lásd az alábbi képet). Órajelek az időjelentéshez külsőről szerezhetők be kvarc rezonátor, és ritkábban - az áramellátó hálózatból.

Az olvasási pontosság a belső oszcillátor vagy a külső kristály oszcillátor minőségétől és hangolási pontosságától függ. Ugyanakkor a kvarc és az RTC pontosságát nem hertsekben és nem százalékban, hanem "ppm-ben" mutatják, például ± 12 ppm, ± 50 ppm. Ez a milliárd alkatrészre vonatkozik, azaz a millió egy részre eső részének számára egy átlagos értéknél.

A valós idejű órák mikrovezérlők alapján valósíthatók meg, azonban a speciális chipek használata csökkentheti az energiafogyasztást, mivel a mikrovezérlők többsége még alvó üzemmódban (vagy alacsony fogyasztású üzemmódban) több energiát fogyaszt, mint a speciális integrált áramkörök (IC-k). Az RTC-k beépíthetők is a mikrovezérlőbe (mint az STM32-ben).

A számítógép valós idejű órájának köszönhetően nem fordul elő a dátum és a dátum, amikor azt a hálózatról lekapcsolják, és ebben az esetben az alaplap csatlakozójába telepített CR2032 akkumulátorról működnek, ezenkívül a BIOS chipet is táplálja, hogy az abban beállított beállítások ne veszjenek el.

besorolás

Az RTC chipek osztályozása gyártónként változhat. Az ilyen gyártók leggyakoribb valós idejű órái: Maxim Integrated és STMicroelectronics. Mikrochip van más piacon a piacon:

• Intersil Corporation (DC Renesas Electronics);

• Cymbet (EnerChip ™ RTC vonal, megkülönböztető tulajdonság - beépített szilárdtest elem);

• NXP (RTC naptárral, I2C vagy SPI protokollokat támogatva)

• Zilog;

• epson;

• BE félvezető.

A Maxim Integrated a vezérlő interfész típusát használja az RTC chipek osztályozásának fő kritériumaként, nevezetesen:

1. RTC chipek soros vezérlő interfésszel: I2C, 3-vezetékes, SPI.

2. Párhuzamos vezérlő interfésszel:

• multiplexelt cím / adat busszal;

• megosztott cím- és adatbuszokkal;

• 1-vezetékes egyvezetékes interfésszel.

Az adatmegjelenítési formátum szerint is osztályozható:

• Naptár. Sablon formájában ÉÉ-HH-NN a dátumhoz és HH-HH-SS az időhez, az időhöz és más formátumokhoz;

• Binary. Időegységek (másodperc vagy azok töredéke) folyamatos bináris számlálójának formájában.

Az eszköz áramkörében található mikroáramkör céljától és típusától függően, ha az IC naptári ábrázolással működik, normál óraként működik, bináris esetén pedig olyan alkalmazásoknál, mint például az időszakok jelentései, például licenc érvényességi ideje, garanciaidő vagy eszközök valami rögzítésére (például elektromos fogyasztásmérők), például a Maxim Integrated katalógusban ezeket „Elapsed Time Counter” -nek hívják - az eltelt időszámláló, ilyen IC-re példa a DS1683.

Más esetekben a valós idejű óra mikroáramköröket funkcionalitás vagy egyéb jellemzők szerint lehet besorolni:

• Beépített generátor jelenléte, vagy külső generátort (kvarc) kell használni.

• Beépített áramforrás jelenléte vagy külső elem használatának lehetősége.

• A belső memória és a "külsõ" világgal folytatott kommunikációs protokollok típusa és mérete alapján (fentebb leírtuk).

• Fantom (fantom) interfész jelenléte révén, amely a mikroáramkör belső nyilvántartásaihoz fér hozzá (beállításhoz, üzemmódok beállításához vagy az értékek leolvasásához).

• Egyéb funkciók: őrző, riasztó, második kijárat, energiaszabályozás, külső akkumulátor feltöltésének lehetősége stb.

És végül: sok gyártó osztályozza készülékeit az energiafogyasztás szintje szerint, átlagosan az aktuális fogyasztás 200-1500 nA között van, de az adott IC-től és a gyártótól függően ezen a tartományon kívül eshetnek.

Amatőr rádió gyakorlat

A valós idejű órákat gyakran használják olyan népszerű fejlesztési és prototípus-felállítási platformokkal, mint az Arduino család, valamint amikor eszközöket fejlesztenek más mikrokontrollerekre, valamint A Raspberry Pi családban található mikro-számítógépek és hasonlók.

Manapság az iparág RTC modulokat állít elő külön áramköri lap vagy pajzs formájában. Az ilyen típusú modulok előnye, hogy nincs szükség a táblának szétszórására és a mikroáramkör, a heveder, az elemtartó stb. Feloldására.

Kényelmesen használhatók mind kész eszközöknél, mind makettként - használhatunk dugaszokat dugaszokkal és csatlakozókkal, például a Dupont-kal, ha fésűt telepítünk a modulhoz a csatlakoztatáshoz, vagy forraszthatjuk a vezetékeket közvetlenül a táblán található nick-ekhez (lásd - Tippek az áramköri táblák gyors összeállításához).

Az arduino és a modern házi gyártók közül a legelterjedtebbek a Maxim Integrated valós idejű óra mikroáramkörei és az azokon alapuló modulok, nevezetesen:

• DS1302;

• DS1307;

• DS3231.

Az eltéréseket az alábbi táblázat mutatja.

Mint láthatja, mindegyik az I2C buszon keresztül kommunikál a mikrovezérlővel és az SPI-n keresztül a DS1302-vel, bár az adatlap azt mondja: "Egy egyszerű 3-vezetékes soros interfész a legtöbb mikrovezérlőhöz". És nemcsak kapcsolódhat 10-13 csap Arduinoamelyekre a csapok hozzá vannak rendelve, SPI, de a vázlatba beépített többi résznél az áramkörök alacsonyabbak lesznek. Ezeknek az IC-knek az összes műszaki adatával ellátott adatlapjai csatolva vannak a cikkhez.

A valósidejű chipek adatlapjai:

• DS1302

• DS1307

• DS1307 (oroszul)

• DS3231

Az Arduino UNO mindkét protokollt támogatja, melyeket az alábbi ábra szemléltet (lila és szürke jelölve az SPI, illetve I2C esetében).

Mint a Málna pi.

Ez azt jelenti, hogy ezeknek a moduloknak bármelyikét felhasználhatja minden platformon. A modulok külső különbségeit az alábbi ábrán láthatja, de a táblák elrendezése eltérhet, nézd meg az IC jelölést.

Annak érdekében, hogy Arduino tudjon működni az RTC-vel, szüksége van egy könyvtárra, de mivel ez nem szerepel a szokásos Arduino IDE csomagban, le kell töltenie. A hálózaton vannak könyvtárak az egyes megfontolt IC-k számára, és vannak univerzális könyvtárak, amelyeket választhat, és melyiket választja meg kényelmesebben.

Univerzális könyvtár csatolva - iarduino_rtc.zip. Vegye figyelembe, hogy az IC típusát kézzel állítja be, és a DS1302 esetében a következtetéseket, amelyekhez csatlakozik:

tartalmazza // Csatlakoztassa a könyvtárat
iarduino_RTC idő (RTC_DS3231); // Hozzon létre egy időobjektumot a DS3231 IC-hez
iarduino_RTC idő (RTC_DS1307); // DS1307 esetében
iarduino_RTC idő (RTC_DS1302, RST, CLK, DAT); // a DS1302 esetében.
// Az RST, CLK és DAT helyett az arduino csapok száma,
//, amelyhez az óramodul megfelelő csapjai csatlakoznak

A DS1302 diagramja ismét emlékeztet arra, hogy a következtetések eltérőek lehetnek:

De a DS1307 és a DS3231 adatsor csak az Arduino UNO A5 és A4 érintkezőivel csatlakozik (az alaplap többi változatát és változatát lásd az előlapon).

következtetés

A valós idejű órák lehetővé teszik olyan projektek készítését, amelyekben a folyamatok ütemterv szerint kezdődnek. Szinte minden, gyakorlati felhasználású, viszonylag összetett projektben van ilyen igény, nem számít, hogy ez egy automatikus növényi öntözőrendszer, vagy a gyártásban folyamatvezérlő rendszer.

Az alkatrészek olcsó költsége, valamint a csatlakoztatás és a programozás egyszerűsége miatt bárki most megvalósíthatja ezeket a rendszereket anélkül, hogy alapos ismerete lenne az elektronikában és a mikrovezérlőkben. De ez nem azt jelenti, hogy mivel létezik az arduino annak rejlő egyszerűségével, akkor nincs szükség a szoftver és a hardver tanulmányozására. Éppen ellenkezőleg, a vas és a kódszerkezet ismerete lehetővé teszi gyorsabb és összetettebb programok elkészítését, amelyek ugyanakkor kevesebb helyet foglalnak el.