RTC realaus laiko laikrodžio lustai - paskirtis, tipai ir naudojimo pavyzdžiai

Norėdami atlikti bet kurias užduotis, susijusias su automatizavimu, dažnai turite suskaičiuoti tam tikrus laiko intervalus. Kartais tai daroma skaičiuojant tam tikrą laikrodžio ar mašinos ciklų periodų skaičių.

Tačiau, nors jie seka tam tikru dažniu ir dažniausiai priklauso nuo kvarco rezonatoriaus, atliekant operacijas realiuoju laiku, ypač jei jie yra susieti su paros laiku, jie keičiasi laiku. Norėdami išspręsti šią problemą, naudokite realaus laiko laikrodį arba RTC lustus.

Kas tai yra

RTC (realaus laiko laikrodis, rusų realaus laiko laikrodis) yra mikroschemų rūšis, skirta skaičiuoti laiką „realiaisiais“ vienetais (sekundėmis, minutėmis, valandomis ir pan.).

Jie priklauso nuo maitinimo šaltinio, kuris gali būti išorinis - keičiamos arba ličio baterijos arba įmontuotas į mikroschemų korpusą (žr. Nuotrauką žemiau). Laikrodžio signalus laiko pranešimui galima gauti iš išorės kvarco rezonatorius, rečiau - iš maitinimo tinklo.

Skaitymo tikslumas priklauso nuo vidinio generatoriaus ar išorinio kristalinio generatoriaus kokybės ir nustatymo tikslumo. Tuo pačiu metu kvarco ir RTC tikslumas atitinkamai nurodomas ne hercais ir ne procentais, o „ppm“, pavyzdžiui, ± 12 ppm, ± 50 ppm. Tai reiškia dalis milijonui, tai yra milijonų dalių milijonui vertės vidurkis.

Realaus laiko laikrodžiai gali būti įgyvendinami remiantis mikrovaldikliais, tačiau specialių lustų naudojimas gali sumažinti energijos suvartojimą, nes dauguma mikrovaldiklių net miego režime (arba mažos galios režime) sunaudoja daugiau energijos nei specialios integruotos grandinės (IC). RTC taip pat galima integruoti į patį mikrovaldiklį (kaip ir STM32).

Būtent dėl ​​realaus laiko laikrodžio jūsų kompiuteryje laikas ir data, atsijungus nuo tinklo, neišnyksta, tokiu atveju jie dirba iš CR2032 akumuliatoriaus, įmontuoto į pagrindinės plokštės jungtį, taip pat maitina BIOS mikroschemą, kad joje nenuklystų.

Klasifikacija

RTC lustų klasifikacija kiekvienam gamintojui gali skirtis. Dažniausi tokių gamintojų, kaip „Maxim Integrated“ ir „STMicroelectronics“, realaus laiko laikrodžiai. Rinkoje yra mikroschemų iš kitų kompanijų:

• „Intersil Corporation“ („DC Renesas Electronics“);

• „Cymbet“ („EnerChip ™ RTC“ linija, skiriamasis bruožas - įmontuota kietojo kūno baterija);

• NXP (RTC su kalendoriumi, palaikantis I2C arba SPI protokolus)

• Zilogas;

• „Epson“

• ĮJUNGTAS puslaidininkis.

„Maxim Integrated“ pagrindiniu RTC lustų klasifikavimo kriterijumi naudoja valdymo sąsajos tipą, būtent:

1. RTC lustai su nuoseklia valdymo sąsaja: I2C, 3 laidų, SPI.

2. Su lygiagrečia valdymo sąsaja:

• su multipleksuotu adreso / duomenų autobusu;

• su bendru adresu ir duomenų magistralėmis;

• su 1 laidų vieno laido sąsaja.

Taip pat galite klasifikuoti pagal duomenų pateikimo formatą:

• Kalendorius Šablono pavidalu YY-MM-DD datai ir HH-MM-SS laikui, laikui ir kitiems jų formatams;

• Dvejetainis Ištisinis dvejetainis laiko vienetų (sekundžių arba jų dalių) skaitiklis.

Atsižvelgiant į prietaiso grandinės mikroschemos tikslą ir jo tipą, jei IC su kalendoriaus atvaizdavimu, jis veiks kaip įprastas laikrodis, o dvejetainis - laikinai naudojamoms programoms, pvz., Laikotarpių ataskaitoms, pavyzdžiui, licencijos galiojimo laikotarpiui, garantiniam laikotarpiui ar prietaisai kažkam užrašyti (pavyzdžiui, elektros skaitikliai), pavyzdžiui, „Maxim Integrated“ kataloge jie vadinami „Elapsed Time Counter“ - praleisto laiko skaitiklis, tokios IC pavyzdys yra DS1683.

Kitais atvejais realaus laiko laikrodžio mikroschemos gali būti klasifikuojamos pagal funkcionalumą ar kitas charakteristikas:

• Integruoto generatoriaus buvimas arba būtina naudoti išorinį generatorių (kvarcą).

• Dėl įmontuoto maitinimo šaltinio ar galimybės naudoti išorinę bateriją.

• Pagal vidinės atminties ir ryšio protokolų su „išoriniu“ pasauliu tipą ir dydį (aprašyta aukščiau).

• Esant fantominei (fantominei) sąsajai, skirtai prieigai prie mikro grandinės vidinių registrų (nustatymui, režimų nustatymui ar reikšmių nuskaitymui).

• Kitos funkcijos: budėtojas, signalizacija, antras išėjimas, galios valdymas, galimybė įkrauti išorinę bateriją ir kt.

Galiausiai, daugelis gamintojų klasifikuoja savo prietaisus pagal energijos suvartojimo lygį, vidutiniškai dabartinis suvartojimas svyruoja nuo 200 iki 1500 nA, tačiau taip pat gali išeiti iš šio diapazono, priklausomai nuo konkretaus IC ir gamintojo.

Mėgėjiška radijo praktika

Realiojo laiko laikrodžiai dažnai naudojami kartu su tokiomis populiariomis kūrimo ir prototipų kūrimo platformomis kaip „Arduino“ šeima, taip pat kuriant įrenginius visuose kituose mikrovaldikliuose, taip pat Raspberry Pi šeimos mikrokompiuteriai ir panašiai.

Šiandien pramonė gamina modulius su RTC, atskiros plokštės arba skydo pavidalu. Šio tipo modulių pranašumas yra tas, kad nereikia skleisti lentos ir išardyti mikroschemų, diržų, akumuliatoriaus laikiklio ir pan.

Juos patogu naudoti tiek paruoštuose įrenginiuose, tiek maketuose - galite naudoti džemperius su kištukais ir jungtimis, tokiomis kaip „Dupont“, jei ant modulio įdėsite šukas, kad juos sujungtumėte, arba lituokite laidus tiesiai prie plokštės slapyvardžių (žr. - Patarimai, kaip greitai surinkti plokštes ant duonos lentų).

Tarp arduino ir šiuolaikinių namų gamintojų plačiausiai naudojami „Maxim Integrated“ realaus laiko laikrodžių mikroschemos ir jų pagrindu sukurti moduliai, būtent:

• DS1302;

• DS1307;

• DS3231.

Jų skirtumai parodyti žemiau esančioje lentelėje.

Kaip matote, visi jie bendrauja su mikrovaldikliais per I2C magistralę, o su DS1302 - per SPI, nors duomenų lape teigiama, kad „paprasta 3 laidų nuosekli sąsaja tinkama daugumai mikrovaldiklių“. Ir tai gali sujungti ne tik iki 10–13 Arduino kaiščiųant kurių priskiriami kaiščiai, yra SPI, tačiau kitiems, įtaisytiems eskize, grandinės bus mažesnės. Šių IC duomenų bazės su visais techniniais duomenimis pridedamos prie straipsnio.

Realiojo laiko mikroschemų duomenų lentelės:

• DS1302

• DS1307

• DS1307 (rusų kalba)

• DS3231

„Arduino UNO“ palaiko abu šiuos protokolus, kuriuos galite pamatyti toliau pateiktoje diagramoje (atitinkamai pažymėti purpurine ir pilka spalva atitinkamai SPI ir I2C).

Kaip aviečių pi.

Tai reiškia, kad galite naudoti bet kurį iš šių modulių iš kiekvienos platformos. Žemiau pateiktoje iliustracijoje galite pamatyti išorinius modulių skirtumus, tačiau plokštės išdėstymas gali skirtis, pažiūrėkite į IC žymėjimą.

Kad „Arduino“ galėtų dirbti su RTC, jums reikia bibliotekos, tačiau kadangi jos nėra standartiniame „Arduino IDE“ pakete, turite ją atsisiųsti. Tinkle yra bibliotekų, skirtų kiekvienam svarstomam IC, ir yra universaliųjų bibliotekų, kurias galite pasirinkti ir kurias pasirinkti jums bus patogiau.

Pridedama universali biblioteka - iarduino_rtc.zip. Atminkite, kad IC tipas rankiniu būdu nustatomas jame, o DS1302 - išvados, prie kurių jis yra prijungtas:

įtraukti // Prijunkite biblioteką
iarduino_RTC laikas (RTC_DS3231); // Sukurkite laiko objektą DS3231 IC
iarduino_RTC laikas (RTC_DS1307); // DĖL DS1307
iarduino_RTC laikas (RTC_DS1302, RST, CLK, DAT); // DS1302.
// Vietoj RST, CLK ir DAT nurodomi arduino kaiščių numeriai,
// prie kurių prijungti atitinkami laikrodžio modulio kaiščiai

DS1302 diagrama dar kartą primena, kad išvados gali būti skirtingos:

Bet duomenų linijos DS1307 ir DS3231 jungiamos tik prie kaiščių A5 ir A4 Arduino UNO (apie kitus plokštės pakeitimus ir versijas žiūrėkite pinout).

Išvada

Laikrodžiai realiuoju laiku leidžia kurti projektus, kuriuose bet kokie procesai turi prasidėti pagal tvarkaraštį. Beveik bet kuriame gana sudėtingame praktinio projekto projekte yra toks poreikis, nesvarbu, ar tai yra automatinė augalų laistymo sistema, ar gamybos proceso valdymo sistema.

Dėl mažų dalių kainų ir jungimo bei programavimo paprastumo dabar bet kas gali įdiegti tokias sistemas, net neturėdamas išsamių žinių apie elektroniką ir mikrovaldiklius. Bet tai nereiškia, kad kadangi yra arduino su jam būdingu paprastumu, tada nereikia mokytis programinės ir aparatinės įrangos. Priešingai, žinios apie geležį ir kodo struktūrą leis jums sudaryti greitesnes ir sudėtingesnes programas, tuo pačiu užimančias mažiau vietos.