標(biāo)題: 高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘－SD2000 RAM系列資料 [打印本頁(yè)]
作者: 51黑黑黑 時(shí)間: 2016-3-4 01:00
標(biāo)題: 高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘－SD2000 RAM系列資料
SD2000RAM系列（含SD2000A/SD2001A/SD2002A）是一種具有內(nèi)置晶振、支持I2C總線接口的高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。該系列芯片可保證時(shí)鐘精度為±4ppm(在25±1℃下)，即年誤差小于2分鐘；該芯片可內(nèi)置電池、串行NVSRAM，其中內(nèi)置一次性電池可保證在外部掉電情況下時(shí)鐘使用壽命超過(guò)五年，內(nèi)置充電電池在一次充滿情況下可保證內(nèi)部時(shí)鐘走時(shí)時(shí)間超過(guò)一年以上（可滿充200次）；內(nèi)置串行NVSRAM為非易失性SRAM，擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)100億次。該系列芯片可滿足對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的各種需要，有工業(yè)級(jí)產(chǎn)品可供選擇，是在選用高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)的理想選擇。
n 主要性能特點(diǎn)：
l 低功耗：典型值1.0μA（VDD=3.5V）。
l 工作電壓：3.0～5.5V（其中NVSRAM在4.5～5.5V工作），工作溫度：民用級(jí)0℃～70℃，工業(yè)級(jí)－40℃～85℃。
l 年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的BCD碼輸入/輸出。
l 自動(dòng)日歷到2099年（包括閏年自動(dòng)換算功能）。
l 可設(shè)定的兩路鬧鐘（定時(shí)）及32768Hz～1Hz的方波信號(hào)輸出。
l 內(nèi)置穩(wěn)壓電路及電源掉電檢測(cè)電路。
l 內(nèi)置電源管理電路，當(dāng)VDD≥3.0V時(shí)，內(nèi)部電池不耗電。
l 內(nèi)置充電電路（SD2001系列），總電量超過(guò)1.6Ah，保證時(shí)鐘使用壽命超過(guò)10年或更長(zhǎng)時(shí)間。
l 內(nèi)置4kbit～256kbit的非易失性SRAM（B/C/D/E型）,其擦寫(xiě)次數(shù)100億次，且沒(méi)有內(nèi)部寫(xiě)延時(shí)。
l 內(nèi)置晶振，出廠前已對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，保證精度±4ppm，即時(shí)鐘年誤差小于2分鐘(在25±1℃下)。
l 小體積封裝形式SD2002系列可供選擇：八腳單列封裝（內(nèi)部不帶電池）。
n 型號(hào)列表
表1SD2000RAM系列選型表
標(biāo)準(zhǔn)型 SD2000系列 | | | |
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l 內(nèi)置一次性電池，在外部掉電情況下內(nèi)部時(shí)鐘走時(shí)時(shí)間為5－10年。 l 24腳DIP封裝形式 l | l 內(nèi)置充電電路和充電電池，充滿一次可保持內(nèi)部時(shí)鐘走時(shí)時(shí)間超過(guò)一年以上，可滿充電次數(shù)達(dá)200次。 l 24腳DIP封裝形式 | l 無(wú)內(nèi)置電池。 l 八腳單列封裝形式 l 體積小：23×7×12mm3。
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注：各型號(hào)均有工業(yè)級(jí)，其尾綴加“I”以示區(qū)分，如“SD2000API”為SD2000A的工業(yè)級(jí)，“P”標(biāo)志為直插封裝形式。
n 管腳設(shè)置
圖1SD2000系列管腳圖
表2 SD2000系列管腳功能表
標(biāo)號(hào) | | |
| 外加備用電池引腳
| 針對(duì)SD2000系列，由于在模塊內(nèi)部有電池，故在其電池能量未耗盡之前不接
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| 測(cè)試
| 內(nèi)部電池電壓檢測(cè)腳（通常不接）
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| 打開(kāi)/關(guān)閉SRAM，此管腳在接高電平為關(guān)閉SRAM，接低電平時(shí)打開(kāi)SRAM。
| 此功能腳主要用來(lái)降低芯片整體功耗
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| 串行時(shí)鐘輸入腳，由于在SCL上升/下降沿處理信號(hào)，要特別注意SCL信號(hào)的上升/下降升降時(shí)間，應(yīng)嚴(yán)格遵守說(shuō)明書(shū)。
| CMOS輸入（與VDD間無(wú)保護(hù)二極管
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| 串行數(shù)據(jù)輸入/輸出腳，此管腳通常用一電阻上拉至VDD，并與其它漏極開(kāi)路或集電器開(kāi)路輸出的器件通過(guò)線與方式連接.
| N溝道開(kāi)路輸出（與VDD間無(wú)保護(hù)二極管）CMOS輸入
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| SRAM串行數(shù)據(jù)輸入/輸出腳，此管腳通常用一電阻上拉至VDD，通過(guò)線與方式與其它在I2C總線上的器件連接。
| N溝道開(kāi)路輸出
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| SRAM串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘腳。數(shù)據(jù)在此管腳的上升沿/下降沿按時(shí)序輸入/輸出。
| CMOS輸入
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| 實(shí)時(shí)時(shí)鐘與串行SRAM的串行數(shù)據(jù)輸入/輸出腳，此管腳通常用一電阻上拉至VDD，通過(guò)線與方式與其它在I2C總線上的器件連接。
| 此管腳通過(guò)CPU所發(fā)送的指令來(lái)區(qū)別其功能（僅SD2002系列具有）。
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| 實(shí)時(shí)時(shí)鐘與串行SRAM的串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘腳，數(shù)據(jù)在此管腳的上升沿/下降沿按時(shí)序輸入/輸出。
| 此管腳通過(guò)CPU所發(fā)送的指令來(lái)區(qū)別其功能（僅SD2002系列具有）。
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| 報(bào)警中斷1輸出腳，根據(jù)中斷寄存器與狀態(tài)寄存器來(lái)設(shè)置其工作的模式，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)輸出低電平或時(shí)鐘信號(hào)。它可通過(guò)重寫(xiě)狀態(tài)寄存器來(lái)禁止
| N-溝道開(kāi)路輸出（與VDD端之間無(wú)保護(hù)二極管）
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| 報(bào)警中斷2輸出腳，根據(jù)中斷寄存器與狀態(tài)寄存器來(lái)設(shè)置其工作的模式，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)輸出低電平或時(shí)鐘信號(hào)。它可通過(guò)重寫(xiě)狀態(tài)寄存器來(lái)禁止
| N-溝道開(kāi)路輸出（與VDD端之間無(wú)保護(hù)二極管
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| 正電源
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| 3.3V穩(wěn)壓輸出腳，當(dāng)VDD≥3.4V時(shí)有效
| 可供電流≤30mA，電壓精度3.3V±2％.
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| 負(fù)電源（GND）
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注：以上各圖中SDA，INT1，INT2對(duì)VDD上拉電阻均未標(biāo)出，實(shí)際應(yīng)用中要加上。
n 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路（適用于SD2000全系列）
1．串行接口
SD2000系列的實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分通過(guò)基于I2C總線的串行接口方式去接收各種命令并讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。基于I2C總線傳輸方式描述如下：
（1）開(kāi)始條件
當(dāng)SCL處于高電平時(shí)，SDA由高電平變成低電平時(shí)構(gòu)成一個(gè)開(kāi)始條件，對(duì)SD2000的實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分的所有操作均必須由開(kāi)始條件開(kāi)始。
（2）停止條件
當(dāng)SCL處于高電平，SDA由低電平變成高電平構(gòu)成一個(gè)停止條件，此條件發(fā)生時(shí)對(duì)SD2000的實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分的所有操作均停止。
圖3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分串行接口
（3）數(shù)據(jù)傳輸
當(dāng)SCL為低電平，且SDA線電平變化時(shí)，則數(shù)據(jù)由CPU傳輸給SD2000；當(dāng)SCL為高電平，且SDA電平變化時(shí)，SD2000收到一個(gè)開(kāi)始或停止條件。
圖4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序
(4) 確認(rèn)
數(shù)據(jù)傳輸以8位序列進(jìn)行。SD2000在第九個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)將SDA置位為低電平，即送出一個(gè)確認(rèn)信號(hào)（Acknowledgebit,以下簡(jiǎn)稱“ACK”），表明數(shù)據(jù)已經(jīng)被其收到。
圖5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘確認(rèn)信號(hào)
2. 操作指令：當(dāng)CPU發(fā)出開(kāi)始條件與實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分建立連接后，CPU通過(guò)SDA總線連續(xù)輸出4位器件地址，3位操作指令和1位讀/寫(xiě)指令。
（1） 器件代碼：
其中高四位稱“器件代碼”，它代表實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分的器件地址，固定為“0110”。
表3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘器件代碼
（2）由三位操作指令共構(gòu)成對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分操作的八條指令：
表4實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令表
C2
| C1
| C0
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| | | 復(fù)位（00（年），01（月），01（天），0（星期）00（分），00（秒）（*1）
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| | | 狀態(tài)寄存器存取
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| | | 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式1（從年數(shù)據(jù)開(kāi)始）
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| | | 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式2（從小時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)始）
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| | | 報(bào)警中斷/頻率設(shè)置1（INT1腳）
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| | | 報(bào)警中斷/頻率設(shè)置2（INT2腳）
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| | | 測(cè)試模式開(kāi)始（*2）
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| | | 測(cè)試模式結(jié)束（*2）
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注意：（*1）使用該命令時(shí)，可以不管R/W位的值。
（*2）這是一條供IC測(cè)試的特殊用途指令，一般不用。
（3）一位讀/寫(xiě)指令R/W指明對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分進(jìn)行何種操作(讀或?qū)?。
表5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘操作模式
3. 寄存器
實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分共包括四個(gè)寄存器：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寄存器，狀態(tài)寄存器，兩組報(bào)警時(shí)間/頻率設(shè)置寄存器。
(1) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寄存器
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寄存器是一個(gè)56位的存儲(chǔ)器，它以BCD碼方式存貯，包括年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作都通過(guò)發(fā)送或接收年(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式1)或小時(shí)(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式2)數(shù)據(jù)的第一位“LSB”開(kāi)始執(zhí)行的。
年數(shù)據(jù)（00~99）：設(shè)置最后兩位數(shù)字（00~99），通過(guò)自動(dòng)日歷功能計(jì)至2099年。
月數(shù)據(jù)（01~12）每月包含天數(shù)通過(guò)自動(dòng)日歷功能來(lái)更改。
1,3,5,7,8,10,12:1~31
4,6,9,11: 1~30
2(閏年)：1~29
2（普通）：1~28
日數(shù)據(jù)（01~31）
星期數(shù)據(jù)（00~06）：七進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 00對(duì)應(yīng)星期天,01對(duì)應(yīng)星期一,依次類推.
小時(shí)數(shù)據(jù)（00~23或00~11） 12小時(shí)進(jìn)制0：AM，1:PM 對(duì)于24小時(shí)進(jìn)制，這一位沒(méi)有意義但芯片內(nèi)部必須將其設(shè)置為“0”或”1”
分?jǐn)?shù)據(jù)（00~59）
秒數(shù)據(jù)（00~59）與測(cè)試標(biāo)志
TEST位:在測(cè)試模式變?yōu)椤?”
圖6 實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寄存器
特別注意:在24小時(shí)制式下,讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)一定要屏蔽小時(shí)的最高位(MSB)至0.
（1） 狀態(tài)寄存器
狀態(tài)寄存器是一個(gè)8位寄存器，它允許你用來(lái)顯示和設(shè)置不同的模式，其中“Power”是只讀位，其它均可讀/寫(xiě)。
B7 Power在上電時(shí)或在電源電壓改變時(shí)（小于VDET），電源電壓檢測(cè)電路工作，此位置為”1”。該位一旦置為“1”，即使電源電壓達(dá)到或超過(guò)檢測(cè)電壓，此位也不會(huì)變?yōu)椤?”，而必須通過(guò)操作指令中的復(fù)位命令才能使之復(fù)“0”。本標(biāo)志位為只讀位。
B6 12/24：本標(biāo)志用于設(shè)置12小時(shí)制或24小時(shí)制：
0：（12小時(shí)制）；
1：（24小時(shí)制）
B5 INT1AE；B4 INT2AE：此位用于設(shè)置從INT1腳（或INT2腳）輸出的報(bào)警中斷的狀態(tài)。通過(guò)INT1（INT2）寄存器來(lái)設(shè)置報(bào)警時(shí)間。
0：報(bào)警中斷輸出禁止；
1：報(bào)警中斷輸出允許。
B3 INT1ME；B2 INT2ME：此位用于設(shè)置從INT1腳（或INT2腳）的輸出為每分鐘邊沿中斷或每分鐘固定中斷。如設(shè)為每分鐘固定中斷輸出，需將INT1ME和INT1FE（或INT2ME和INT2FE）均置為1。
0：報(bào)警中斷或可選頻率的固定中斷輸出；
1：每分鐘邊沿中斷或每分鐘固定中斷輸出
B1 INT1FE；B0 INT2FE：此位用于設(shè)定INT1腳（或INT2腳）的輸出為每分鐘固定中斷（周期一分鐘，占空比50%）或可選頻率的固定中斷。如果可選頻率的固定中斷輸出被允許時(shí)，INT1寄存器（或INT2寄存器）是用來(lái)存放頻率數(shù)據(jù)的寄存器。
0：報(bào)警中斷或每分鐘邊沿中斷輸出；
1：每分鐘固定中斷輸出或可選頻率的固定中斷輸出
（3）兩組報(bào)警時(shí)間/可選頻率設(shè)置寄存器
有兩組16位報(bào)警時(shí)間/可選頻率設(shè)置寄存器，用于設(shè)置報(bào)警時(shí)間或可選頻率，它們由INTxAE與INTxFE控制。其中寄存器上的AM/PM標(biāo)志位必須同12小時(shí)制或24小時(shí)制相對(duì)應(yīng)，否則設(shè)定的小時(shí)數(shù)將與報(bào)警數(shù)據(jù)不匹配。該寄存器為只寫(xiě)寄存器。
A. INTxAE=1時(shí),
INT1和INT2寄存器用來(lái)存放報(bào)警時(shí)間數(shù)據(jù),其格式用BCD碼代表小時(shí)與分鐘,與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寄存器中的小時(shí)和分鐘寄存器設(shè)置相同。同樣,數(shù)據(jù)設(shè)置必須與在狀態(tài)寄存器中的12小時(shí)制或24小時(shí)制一致,不要設(shè)置任何不存在的時(shí)間。
（4）測(cè)試標(biāo)志位
測(cè)試標(biāo)志位是一個(gè)一位長(zhǎng)的寄存器，它分配在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寄存器中秒數(shù)據(jù)的MSB位。如果收到測(cè)試模式開(kāi)始命令,則該位被置為”1”。當(dāng)該位為”1”時(shí)，你必須送入測(cè)試模式結(jié)束命令或復(fù)位命令才可清此位為”0”。
4．初始狀態(tài)：
(1) 在出廠時(shí)
在出廠之前，對(duì)SD2000已做了時(shí)間和狀態(tài)寄存器設(shè)置(沒(méi)有內(nèi)置電池的型號(hào)如SD2002除外)：時(shí)間為北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，狀態(tài)寄存器值為“00h”、INT1和INT2寄存器的值均為“0000h”，即狀態(tài)寄存器的第7位（電源標(biāo)志位）為”0”，且禁止INT1腳和INT2腳輸出信號(hào)。
實(shí)時(shí)寄存器：當(dāng)前的北京時(shí)間，xx（年），xx（月），xx（日），x（星期），xx（時(shí)），xx（分），x（秒）
狀態(tài)寄存器：“00h”,INT1寄存器：“0000h”,INT2寄存器：“0000h”
(2) 沒(méi)有內(nèi)置電池的型號(hào)(SD2002)在上電時(shí)
SD2002在上電時(shí)，狀態(tài)寄存器值為“82h”、INT1寄存器的值為“8000h”，即狀態(tài)寄存器的第7位（電源標(biāo)志位）為1，INT1腳輸出1HZ的時(shí)鐘信號(hào)。
實(shí)時(shí)寄存器：00（年），01（月），01（日），0（星期），00（時(shí)），00（分），00（秒）
狀態(tài)寄存器：“82h”,INT1寄存器：“8000h”，INT2寄存器：“0000h”
SD2002上電后, 通常要發(fā)復(fù)位命令給SD2002來(lái)清電源標(biāo)志位(參見(jiàn)本節(jié)第4).
(3) 在內(nèi)部電池欠壓時(shí)
在內(nèi)部電池電壓欠壓時(shí)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘中的電源電壓檢測(cè)電路工作并將內(nèi)部狀態(tài)寄存器的第7位（電源標(biāo)志位）置為”1”，此種情況一般需要SD2000出廠五年至十年時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)。當(dāng)狀態(tài)寄存器的第7位置為”1”后，即使電源電壓達(dá)到或超過(guò)檢測(cè)電壓時(shí)，該值也一直保持不變。這說(shuō)明內(nèi)部電池已不能保存時(shí)間數(shù)據(jù)，需要更換芯片SD2000或從SD2000的VBAT腳加3V電池繼續(xù)使用。
(4) 收到復(fù)位命令時(shí)
當(dāng)接收到復(fù)位命令時(shí)，各寄存器將變?yōu)槿缦轮担?/div>
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寄存器：00（年），01（月），01（天），0（星期），00（時(shí)），00（分），00（秒）
圖11 實(shí)時(shí)時(shí)鐘初始化
5. 讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)
(1)讀數(shù)據(jù)
當(dāng)檢驗(yàn)到開(kāi)始條件后，實(shí)時(shí)時(shí)鐘接收器件代碼和命令。當(dāng)讀/寫(xiě)位為”1”時(shí)，此時(shí)進(jìn)入實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀取模式或狀態(tài)寄存器讀取模式。無(wú)論上述哪一種方式，數(shù)據(jù)均是從LSB依次輸出。
i. 讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)1
(2) 寫(xiě)數(shù)據(jù)
當(dāng)檢測(cè)到開(kāi)始條件后，實(shí)時(shí)時(shí)鐘開(kāi)始接收器件代碼和命令。當(dāng)讀/寫(xiě)位為“0”時(shí)，此時(shí)進(jìn)入實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)寫(xiě)模式或狀態(tài)寄存器寫(xiě)模式，數(shù)據(jù)必須按順序從LSB位開(kāi)始依次輸入。在實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí),如有ACK信號(hào)緊跟著實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)寫(xiě)命令，則日歷和時(shí)間計(jì)數(shù)器將被復(fù)位，并將停止內(nèi)部時(shí)間累加操作。繼續(xù)接收完分鐘數(shù)據(jù)及秒數(shù)據(jù)，此時(shí)月末數(shù)據(jù)將被修正。當(dāng)SD2000接收完秒數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)出ACK信號(hào)給CPU，從此新的計(jì)時(shí)開(kāi)始。
i. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫(xiě)入1
（3）不存在的數(shù)據(jù)與月份末數(shù)據(jù)的處理：
當(dāng)寫(xiě)入實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)時(shí)，SD2000確認(rèn)它并處理那些無(wú)效數(shù)據(jù)且做月末校正:
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