esumen: Esta nota de aplicación presenta un resumen de las características operativas de precisión I ² C relojes de tiempo real (RTC), incluyendo el DS3231, DS3231M y DS3232. Se centra en las directrices generales de aplicación que facilitan el uso de los recursos del dispositivo para la administración de energía, I ² C configuraciones de circuitos de comunicación, e I ² C en relación con las características del dispositivo hasta el poder y las secuencias de inicializaciones. Otras discusiones sobre la disociación se proporcionan para apoyar el desarrollo de estrategias para mitigar los efectos de suministro de energía de empuje de la frecuencia del dispositivo.
Introducción
Con los años, I ² C de comunicaciones se ha convertido en un tema recurrente en las preguntas de los clientes acerca de precisos relojes de tiempo real (RTC). Esto incluye asignaturas básicas como la instalación de circuitos y el funcionamiento y la gestión de las comunicaciones a todos los dispositivos en el I ² C del puerto. En muchos casos, varias decisiones clave deben ser hechas antes al circuito de la aplicación y diseños de firmware. Esta nota de aplicación ofrece una descripción básica de funcionamiento de las características de la precisión de RTC, por lo que de hardware / firmware de los ingenieros pueden decidir cómo gestionar con eficacia los recursos precisos RTC.
Principales Características operativas de la I ² C en Puerto RTC precisos
CRF precisos Maxim tiene dos fuentes de alimentación. Como se muestra en la Figura 1 , tres configuraciones de la fuente de alimentación puede ser implementado, dependiendo de la aplicación y uso condición deseada. La intención de estos suministros es ofrecer administrado, baja corriente de conmutación de poder entre las fuentes de energía primarias, y las fuentes de energía de respaldo, tales como baterías o supercondensadores.
Figura 1. La fuente de alimentación de las configuraciones.
A diferencia de muchos RTC estándar que utilizan arquitecturas de doble suministro, CRF Maxim que I ² C puerto de comunicación posible, independientemente de que la oferta es capaz de alimentar el dispositivo. Esto significa que un usuario puede comunicarse con el dispositivo cuando está accionado desde la fuente de alimentación principal o cuando el dispositivo se alimenta a través de V MTD (o terminal de suministro secundario). La mayoría de doble suministro modos sólo permiten la comunicación con el dispositivo cuando se alimenta a través el suministro primario o V CC .
Esta característica puede complicar el diseño. La implementación de un circuito que comunica con independencia de la fuente de alimentación utilizado requiere un examen cuidadoso de cómo configurar el I ² C del puerto. En ausencia de un suministro, el I ² C puerto tiene que ser alimentado y disponible. SDA y SCL no debe ser tirado a tierra por el suministro ausente, de lo contrario la comunicación no puede tener lugar.
El enfoque general cuando se utilizan dos suministros es usar un ORing diodo para cambiar entre los suministros.Figura 2 ilustra la técnica descrita. La importancia de este método es adecuado para asegurar que la fuente de alimentación de aislamiento se consigue cuando un suministro no está disponible o puede estar en el potencial de tierra.
Figura 2. Doble fuente de I ² C de configuración.
La Figura 3 muestra un ejemplo de los modos de un solo suministro de la operación, que son fácilmente configurables para comunicaciones I ² C. Resistencias pullup están simplemente va atada a la fuente de alimentación que se utilizará durante la comunicación con el RTC.
Figura 3. Una sola fuente de I ² C de configuración.
Del suministro de energía-dependientes de dispositivos Inicializaciones
CRF precisos iniciará ciertas acciones que dependen de que uno de los dos suministros se conecta durante una aplicación inicial de alimentación. En aplicaciones donde se utiliza una batería (conectado a V MTD ), generalmente la batería voltaje será el primer voltaje que el RTC verá. Para conservar la energía de la batería, el RTC tiene un "sello de frescura" de modo. Este modo evita que los circuitos internos de alimentación antes del comienzo de la operación completa. Este modo se libera dado que una de las dos condiciones se logra. En primer lugar, un RTC salida "frescura sello" modo cuando un voltaje válido se aplica a la V CC terminal. La segunda condición de la salida de "sellado de frescor" se producirá si una válida I ² C dirección es recibida por el dispositivo cuando se opera desde un válido V MTDtensión de alimentación.
Una vez que cualquiera de estas condiciones se cumple, la precisión del oscilador RTC se iniciará. El tiempo de arranque del oscilador típico es menos de 1 segundo. Aproximadamente 2 segundos después de una válida V CC o válida I ² C dirección, el RTC hará una medición de la temperatura y aplicar la corrección calculada para el oscilador.En este punto, el RTC sigue funcionando y realizar ajustes en la frecuencia de salida, siempre y cuando un poder válido fuente está disponible (V CC o V MTD ). Las mediciones de temperatura se realizarán a intervalos regulares (especificado por el tipo de dispositivo) y las correcciones calculadas se hará en función del tiempo oscilador de base, ya sea digital ( DS3231M , DS3232M ) o analógico (carga capacitiva: DS3231S , DS3232 , DS3234 , DS32kHz ).
En el primer encendido (cuando un interno de power-on reset (POR) se inicia la secuencia), los registros de fecha y hora se establece en 01 01/01/00 00:00:00 [DD / MM / AA HH DOW: MM: SS] (donde DD = día, mm = mes, aa = año, DOW = día de la semana, hh = hora, mm = minuto, SS = segundos).
La comunicación con el I ² C debe mantenerse fuera de por lo menos para los primeros 2 segundos después de una fuente de energía válida ha sido establecida. Es durante los primeros 2 segundos después de que se estableció que la precisa RTC inicia su oscilador, recuerda los códigos de calibración, inicia un sensor de temperatura de lectura, y se aplica una corrección de la frecuencia.
Al intentar leer el dispositivo durante un power-up puede causar que los resultados indeterminados en cuanto a precisión de la hora normal, o se puede alterar la recuerda en la memoria de calibración. Para el cristal a base de RTC, una corrupción en el caso de retiro del mercado puede dar lugar a la necesidad de iniciar otra temperatura de conversión / corrección de la frecuencia.
La mayoría de los problemas de aplicación con respecto a I comunicación ² C están relacionados con I ² C la actividad del puerto se realizaron en los primeros 2 segundos de poder ser aplicado o el dispositivo de recibir una válida I ² dirección C cuando se alimenta desde V MTD . Figura 4 ilustra un diagrama de temporización preferido para la comunicación segura a partir con una precisión de RTC. Una vez que el "dispositivo operativo" se llega a la región, I ² C de comunicación con seguridad puede comenzar sin interrumpir las secuencias de inicialización POR.
Figura 4. De encendido diagrama de temporización.
Gestión de fuentes de alimentación en una sola operación de suministro de
Los tres modos de configuración de fuente de alimentación se introdujeron brevemente en las " Características claves de funcionamiento de la I ² C en el Puerto de RTC precisos "sección. A pesar de los CRF precisos están diseñados exclusivamente para la gestión de doble suministro de los modos de operación, algunos usuarios desean crear sus propios dos modos de operación de suministro externas a la RTC. Ellos escogen para operar en el RTC en una configuración de una sola oferta, ya sea el poder de aplicar a la V CC terminal o V MTD terminal.
En el diseño de conmutación a medida exterior de los suministros, la consideración cuidadosa en lugar de I ² C de comunicación, fuente de alimentación de desacoplamiento, y cuando se utiliza una batería para ser una fuente de alimentación, tenga en cuenta los requisitos de la disociación que se refiere a consumo de energía. Es importante comprender características de conmutación como el ruido, rebote de tierra, y tiempos de conmutación directamente a la exacta RTC. Sea consciente de los dispositivos de inicialización de las secuencias de energía, las tasas de frecuencia de actualización, y las características operativas cuando en un solo modo de suministro. Cada dispositivo puede tener el rendimiento operativo ligeramente diferente, dependiendo de si se alimenta desde el V CC o V MTDterminal. CRF sistemas Microeletromechanical (MEM) a base de que tienen diferentes índices de ajuste de frecuencia, dependiendo de si se alimentan de V CC (1s) o V BAT (10s).
Recomendaciones Hoja de datos para la disociación condensadores en V CC son 0.1μF y 1.0μF. Estos condensadores son para ser colocado tan cerca del dispositivo como sea posible. En las configuraciones donde el usuario tiene la intención de cambiar los suministros a través del uso de diodos o para colocar resistencias en serie con los terminales de la fuente de alimentación, todavía se recomienda que la disociación tener lugar lo más cerca posible al terminal de suministro del dispositivo. Esto es cierto independientemente de si el V CC o V MTD terminal se utiliza como la fuente primaria. Figura 5 ilustra esta posición con una resistencia en serie se muestra.
Figura 5. Disociación de las fuentes de alimentación individuales.
La configuración mostrada en la Figura 5 se encuentra comúnmente en aplicaciones en las que clientes han experimentado problemas de precisión de frecuencia. Los clientes que experimentan problemas de frecuencia de colocar el condensador de desacoplamiento en el punto B. La disociación en este momento no es recomendable. Para un mejor rendimiento, se recomienda que el punto A se utiliza como punto de desacoplamiento. Esto ayuda a mitigar el potencial de la fuente de alimentación empujando que los resultados de las fluctuaciones actuales, debido a las características del dispositivo de funcionamiento básicos. La regla general de diseño es no tener ningún componente que no sea la exacta posición de RTC en el interior del condensador de desacoplamiento. La disociación en el punto A es la mejor opción para la reducción del ruido y la frecuencia de una mejor estabilidad / precisión en la performance de la precisión del RTC.
Gestión de los suministros de energía en el doble operación de suministro de
Doble fuente de alimentación operación con el uso de una batería (en V MTD ) para sostener registros reloj y / o no volátil de memoria del dispositivo se pueden beneficiar de dos enfoques básicos de diseño. En primer lugar, la disociación de la oferta primaria, V CC , debe seguir las recomendaciones que se presentan en la sección anteriorgestión de los suministros de energía en una sola operación de suministro . En segundo lugar, si el V MTD oferta es realmente una batería, un condensador de desacoplamiento no siempre es necesario ni se recomienda. Desde condensadores de desacoplamiento colocados a través de una batería aumentará las corrientes de fuga, para conseguir el menor consumo de corriente, sin condensador de desacoplamiento debe ser utilizado. Esto es aún más importante si la comunicación con la precisa RTC no tiene la intención, mientras que el dispositivo está funcionando desde el V MTD de suministro.
Figura 6. Gestión de fuentes de alimentación duales.
Conclusión
Precisa de la máxima gama de productos RTC ofrece una precisión de cronometraje extremadamente bueno en aplicaciones donde la precisión es de suma importancia. La comprensión de cómo funciona un dispositivo específico de cada una de las tres configuraciones de la fuente de alimentación ayudará a determinar qué configuración de la oferta se ajusta mejor a una aplicación en particular. Disociación de la fuente de alimentación siempre será importante para el rendimiento del dispositivo, y siguiendo las directrices que se describen a proporcionar los mejores resultados.
Siempre revisar las implementaciones de circuitos para comprender características de conmutación como el ruido, rebote de tierra, y tiempos de conmutación en el RTC exacta con la intención de minimizar estas características de conmutación. Sea consciente de los dispositivos de inicialización de las secuencias de energía, las tasas de frecuencia de actualización, y las características operativas cuando en un solo modo de suministro. Para todas las modalidades de la puesta en marcha, ser conscientes de la necesidad de un retraso de 2 segundos antes de iniciar una comunicación de I ² C.
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