DS1302 Obvod hodin reálného času

Transkript

1 DS1302 Obvod hodin reálného času VLASTNOSTI hodiny reálného času počítající sekundy, minuty, hodiny, den v měsíci, měsíc, den v týdnu, rok včetně přestupných roků až do x8 paměť RAM zálohovatelná baterií vstupně výstupní sériové komunikační rozhraní s minimálním počtem vývodů plná funkčnost při napájení od 20V do 55V příkon nižší než 300nA při napájení 20V jednobajtový nebo vícebajtový přenos dat pro čtení nebo zápis času nebo paměti 8 vývodové DIP pouzdro nebo SOP pro povrchovou montáž jednoduchý třívodičový převodník TTL logika (V cc = 5V) pracovní teplotní rozsah od -40 C do +85 C kompaktabilní s DS1202 oceněný firmou Underwriters Laboratories (UL ) OBJEDNÁVKOVÉ INFORMACE TYP TEPLOTNÍ ROZSAH POUZDRO OZNAČENÍ* DS C to +70 C 8 PDIP (300 mils) DS1302 DS1302N+ -40 C to +85 C 8 PDIP (300 mils) DS1302 DS1302S+ 0 C to +70 C 8 SO (208 mils) DS1302S DS1302SN+ -40 C to +85 C 8 SO (208 mils) DS1302S DS1302Z+ 0 C to +70 C 8 SO (150 mils) DS1302Z DS1302ZN+ -40 C to +85 C 8 SO (150 mils) DS1302ZN +Označuje bezolovnaté pouzdro dle norem RoHS * Písmeno N kdekoliv na povrchu obvodu značí průmyslový teplotní rozsah Znaménko + značí bezolovnaté pouzdro DETAILNÍ POPIS Obvod udržovacích hodin DS1302 obsahuje hodiny reálného času, kalendář a 31B statickou paměť RAM Zařízení komunikuje s mikroprocesorem přes jednoduché sériové rozhraní Hodiny reálného času poskytují sekundy, minuty, hodiny, den v týdnu, den v měsíci, měsíc aa rok Konec měsíce je automaticky přizpůsobován u měsíců s méně než 31 dny včetně korekce u přestupného roku Hodiny pracují v 24 hodinovém nebo 12 hodinovém režimu s indikátorem AM/PM Propojení DS1302 s mikroprocesorem je zjednodušeno užitím synchronního sériového přenosu Pro komunikaci s hodinami/pamětí jsou použity pouze tři vodiče: CE, I/O (data) a SCLK (časovač) Data mohou být přenesena z/do hodin nebo paměti buď po jednom bajtu nebo až 31 bajtů v burst modu DS1302 je navržen pro velmi malou spotřebu a udržení dat při příkonu menším než 1µW 1/8 wwwrumunskomypagecz

2 DS1302 je úspěšným následovníkem obvodu DS1202 Oproti základní funkci hodin u DS1202 má DS1302 navíc duální napájení pro primární a zálohovací zdroj, programovatelnou udržovací zdroj V CC1 a extra sedm volných bajtů v paměti FUNKČNOST Obrázek 1 ukazuje základní prvky sériových hodin: posuvný registr, ovládací logiku, oscilátor, hodiny reálného času a RAM ZAPOJENÍ VÝVODŮ PIN JMÉNO FUNKCE 1 VCC2 Primární napájecí Pin při konfiguraci s duálním napájením VCC1 je připojeno k zálohovacímu zdroji pro udržování hodin v případě výpadku primárního napájení DS1302 procuje s větším rozsahem VCC1 nebo VCC2 Pokud je VCC2 větší než VCC1 + 02V, VCC2 napájí DS1302 Když VCC2 poklesne pod VCC1, VCC1 napájí DS X1 Připojení pro standardní 32768kHz Quartz krystal Vnitřní oscilátor je navržen pro práci s krystalem s pracovní kapacitancí 6pF DS1302 může také být řízen 32768kHz oscilátorem V takovém případě je X1 připojen na signál externího oscilátoru a X2 je nezapojen 3 X2 4 GND Země 5 CE Vstup: CE signál musí mít stav HI při čtení a zápisu Tento pin má vnitřní 40kΩ (typ) srážecí rezistor proti zemi Předchozí katalogové listy používaly pro CE označení RST Funkčnost pinu se nezměnila 6 I/O Vstup/výstup: I/O pin je obousměrný data pin pro třívodičový převodník Pin má vnitřní 40kΩ (typ) srážecí rezistor proti zemi 7 SCLK Vstup: SCLK je použito pro synchronizaci toku dat přes sériový převodník Pin má vnitřní 40kΩ (typ) srážecí rezistor proti zemi 8 VCC1 Nízkopříkonové napájení v zapojení s jedním zdrojem nebo s baterií nebo nízkopříkonové napájení ze zálohovací baterie V zapojeních s dobíjením zálohovací baterie je baterie připojena na tento pin UL ocenila ochranu proti zpětnému proudu v případě použití lithiové baterie 2/8 wwwrumunskomypagecz

3 OSCILAČNÍ OBVOD DS1302 využívá externí krystal 32768kHz Oscilační obvod k funkčnosti nevyžaduje žádné další rezistory nebo kondenzátory Tabulka 1 specifikuje parametry krystalu Obrázek 1 zobrazuje pracovní schema oscilačního obvodu Při použití krystalu se specifikovanými parametry je startovací čas kratší než jedna sekunda PŘESNOST HODIN Přesnost hodin závisí na přesnosti krystalu a přesnosti kapacitančního zatížení oscilátoru a krystalu Zvýšená nepřesnost může být způsobena změnami teploty Vnější elektromagnetický šum může způsobit, že hodiny počítají rychleji Obrázek 2 představuje typické zapojení oscilačního obvodu na desce spoje s minimalizací vnějších šumů Tabulka 1 Specifikace* krystalu PARAMETR SYMBOL MIN TYP MAX JEDNOTKY Jmenovitá frekvence fo khz Sériový odpor ESR 45 kω Zátěžová kapacitance CL 6 pf *Vodivé propojky ke krystalu a vstupní piny by měly být izolovány od tvorby elektromagnetického signálu Obrázek 2 Typické zapojení krystalu na desce plošného spoje PŘÍKAZOVÝ BAJT Obrázek 3 ukazuje strukturu řídícího bajtu Řídící bajt zahajuje každý přenos dat MSB (bit 7) musí být logická 1 Pokud je nastaven na logickou 0, zápis do DS1302 bude zakázán Bit 6 specifikuje data z hodin/kalendáře při hodnotě 0 nebo data z paměti RAM při hodnotě 1 Bity 1-5 specifikují vybraný registr (adresu) a bit 0 specifikuje zápis (0) nebo čtení (1) Řídící bajt je vždy zadán s LSB (bit 0) OBRÁZEK 3 ADRESOVÝ/ŘÍDÍCÍ BAJT 3/8 wwwrumunskomypagecz

4 CE A ŘÍZENÍ ČASOVAČE Nastavení vstupu CE na úroveň HIGH (1) zahajuje všechny datové přenosy Vstup CE slouží ke dvěma funkcím Prvně, CE spíná ovládací logiku, která dovoluje přístup do posuvného registru pro vložení příkazu/adresy Za druhé, CE signál poskytuje možnost přerušení jedno nebo více bajtového přenosu VSTUP DAT Po uplynutí osmi SCLK cyklů při zadání příkazu pro zápis jsou data zaznamenána do paměti s náběhovou hranou časovače Přebytečné cykly hodin jsou ignorovány Data jsou přenášena v pořadí od bitu 0 VÝSTUP DAT Po zadání příkazu pro čtení jsou data z požadované adresy přenesena při sestupné hraně časovače První datový bit je vyslán při setupné hraně po zadání příkazu Další cykly časovače způsobí opakování datového přenosu dokud je vstup CE nastaven na úroveň HIGH Tato funkčnost dovoluje plynulé čtení dat Data jsou přenášena v pořadí od bitu 0 BURST MOD Může být nastaven pro hodiny/kalendář nebo registr paměti RAM adresováním bajtu 31 dec (adresové/příkazové bity 1-5 = logická 1) Bit 6 určuje hodiny nebo paměť RAM a bit 0 určuje čtení nebo záps Bajty 9 31 v hodinách/kalendáři nejsou určeny pro uchovávání dat Čtení dat v Burst modu začíná bitem 0 bajtu 0 Při zápisu do registru hodin v burst modu musí být prvních osm registrů zapsáno ve správném pořadí Zápis všech 31 bajtů v Burst modu není nutný Každý ze zaslaných bajtů bude zapsán do paměti RAM i když nebude zasláno všech 31 bajtů HODINY/KALENDÁŘ Informace o času a datumu je získána čtením příslušného registru bajtů Tabulka 3 zobrazuje RTC registry Čas a kalendář jsou nastaveny nebo spuštěny zápisem do příslušného registru Obsah registrů pro čas a datum jsou binárně uložené decimální čísla Registr pro den v týdnu se zvyšuje o půlnoci Hodnoty odpovídající dnu v týdnu jsou definovány uživatelem, ale musí být postupné (např pokud 1 je neděle, 2 musí být pondělí atd) Nelogické nebo nesmyslné vložení hodnot času nebo datumu způsobí nedefinovatelné operace Při čtení nebo zápisu času a datumu je použita vyrovnávací pamět pro zabránění chyby při změne registru Při zápisu nebo čtení jso vyrovnávací registry synchronizovány s vnitřními registry při náběžné hraně signálu CE DS1302 může pracovat v 12-ti nebo 24 hodinovém režimu Bit 7 časového registuru určuje 12-ti (High/1) nebo 24 hodinový (Low/0) režim Bit 5 určuje AM/PM kde hodnota 1 znamená PM V 24 hodinovém režimu určuje bit 5 druhých 10 hodin (20-23) přenastaven Při změně 12/24 hodinového režimu musí být regist hodin přenastaven (přepočítán na správnou hodnotu) 4/8 wwwrumunskomypagecz

5 BIT PRO ZASTAVENÍ HODIN Bit 7 registru sekund slouží pro zastavení hodin (CH = clock halt flag) Pokud je bit nastaven na logickou 1, časovač hodin se zastaví a DS1302 přejde do nízkoenergetického pohotovostního režimu s odběrem proudu nižším než 100nA Když je bit nastaven zpět na logickou 0, hodiny začnou běžet Spouštecí stav není definován BIT PRO OCHRANU PROTI ZÁPISU Bit 7 řídícího registru slouží pro ochranu proti zápisu (WP = write protect) Pokud je nastaven na 1 ostatní bity registru mají hodnotu 0 jak při čtení tak při zápisu Před čtením nebo zápisem do registrů musí být bit 7 vždy nastaven na 0 Protože spouštěcí stav není definován, měl by být WP bit vynulován před jakýmkoliv zápisem do obvodu REGISTR ZÁLOHOVANÉHO NAPÁJENÍ Jednou z vlastností obvodu DS1302 je ovládání dobíjení zálohovaného napájení Zjednodušené schema na obrázku 5 ukazuje základní současti zálohovaného napájení Výběr způsobu napájení (TCS = tricle-charge selection) probíhá nastavením bitů 4-7 řídícího registru pro zálohové napájení Pro ochranu před náhodným sepnutím pouze posloupnost 1010 zapíná zálohové napájení Pro všechny ostatní kombinace je napájení vypnuto Výběr počtu diod (DS = diode selection) je určen nastavením bitů 2 a 3 Hodnota 01 pro jednu diodu nebo hodnota 10 pro dvě diody Pokud je DS nastaven na 00 nebo na 11, zálohový zdroj je vypnut nezávisle na nastavení TCS Počet zapojených rezistorů (RS = resistor selection) je nastaven bity 0 a 1 na stejném principu Výběr počtu diod a rezistorů je zobrazen v tabulce 2 Tabulka 2 Výběr rezistoru a diody pro zálohované napájení TCS TCS TCS TCS DS BIT DS RS RS FUNKCE BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0 X X X X X X 0 0 vypnutý X X X X 0 0 X X vypnutý X X X X 1 1 X X vypnutý Dioda, 2kΩ Dioda, 4kΩ Dioda, 8kΩ Diody, 2kΩ Diody, 4kΩ Diody, 8kΩ Spouštěcí stav Výběr diody a rezistoru je určen uživatelem podle maximálního požadovaného dobíjecího proudu pro zálohovací baterii nebo kondenzátor Maximální proud může být vypočítán dle následujícího příkladu Předpokládejme, že V CC2 je napájeno zdrojem 5V a kondenzátor je připojen na V CC1 Maximální proud může být vypočítán následovně: IMAX = (50V úbytek na diodě) / R1 (50V 07V) / 2kΩ 22mA Během dobíjení kondenzátoru se rozdíl napětí mezi V CC1 a V CC2 snižuje, takže dobíjecí proud se také snižuje 5/8 wwwrumunskomypagecz

6 BURST MOD PRO HODINY A KALENDÁŘ Řídící bajt pro hodiny/kalendář určuje burst mod režim V tomto režimu je prvních osm registrů hodin/kalendáře postupně čteno/zapisováne (viz Tabulka 3) od bitu 0 bajtu 0 Pokud je WP bit nastaven na úroveň jedna, žádný přenos dat neproběhne Registr zálohovaného zdroje není v burst modu dostupný Na začátku čtení v burst modu je aktuální čas a datum přenesen do vyrovnávací paměti Údaje jseou pak čteny z vyrovnávací paměti zatímco hodiny počítají čas Tímto je odstraněna nutnost znovu načtení registrů v případě změny registrů během čtení RAM Statická RAM má velikost 31x8 bajtů adresovaných postupně v adresové části RAM RAM BURST MOD Řídící příkaz pro RAM určuje burst mod režim V tomto režimu může být 31 RAM registrů postupně čteno nebo zapisováno (viz Tabulka 3) počínaje bitem 0 bajtu 0 PŘEHLED REGISTRŮ Přehled registrů najdete v Tabulce 3 VÝBĚR KRYSTALU Krystal 32768kHz může být přímo připojen na vývody 2 a 3 (X1, X2) obvodu DS1302 Krystal by měl mít zátěžovou kapacitu (CL) 6pF Obrázek 4 Přenos dat 6/8 wwwrumunskomypagecz

7 Tabulka 3 Adresy registrů a význam jednotlivých bitů DS1302 hodiny reálného času RTC BURST HODIN BFh RAM BURST RAM FFh BEh C1h C0h 00-FFh C3h C2h 00-FFh C5h C4h 00-FFh FDh FCh 00-FFh FEh Obrázek 5 Programovatelný zálohový zdroj 7/8 wwwrumunskomypagecz

8 ABSOLUTNÍ MAXIMÁLNÍ HODNOTY Rozsah napětí mezi kterýmkoliv vývodem a zemí -05Vto +70V Pracovní teplotní rozsah pro běžné obvody 0 C to +70 C Pracovní teplotní rozsah obvodů pro průmyslové využití (IND) -40 C to +85 C Rozsah teploty pro skladování -55 C to +125 C Teplota při pájení (vývod, 10 sekund) 260 C Překročení těchto hodnot může způsobit nevratné poškození obvodu Uvedené hodnoty jsou pouze pro nárazové zatížení Provozování obvodu při těchto nebo vyšších hodnotách není Vystavení obvodu maximálním hodnotám na delší dobu může poškodit spolehlivost obvodu 8/8 wwwrumunskomypagecz