具有卫星时钟同步和BCC校验功能的超高精度RTC-SD8804
RTC作为一个一直通电工作的芯片,如何保证其在受到电磁干扰时也能准确、稳定、可靠的工作,如何保证总线在受到杂波干扰时也能获取到准确的RTC数据,这是关乎RTC可靠性的重大问题。本文针对以上问题提出了解决方案并将方案应用到我们研发的SD8804芯片中。

SD8804是3225封装的RTC,除了内置晶振还集成了温度计、上电复位输出、事件捕获、时钟同步、温度补偿和数字补偿、高低温报警、70ByteRAM、ID码等。

SD8804集成9位温度计功能,用户可通过IIC读取56H和57H地址的数据获取芯片的当前温度值,在电路板设计时可以省去获取主板温度的温度计。

TM8~TM7...TM1~TM0:保存测量的9位温度值。直接从对应地址读取当前温度。TM8~TM1为温度的整数位,其中TM8为符号位,TM0为温度的小数位,分辨率位0.5℃。
BSY:状态标志位,BSY=1,表示芯片正在进行电池电压或者温度转换;BSY=0,表示处于空闲状态。
CONT:强制温度测量位,当CONT=1 且 BSY=0时,进行强制温度测量。测量结果存放在寄存器 TM中。(强制转换完成后,BSY=0,CONT=0)。
SD8804集成上电复位功能和WDT,当VDD上电RESET为低电平当电压值大于阈值Vr1电压经过T1时间后RESET引脚变为高电平,防止因上电期间电源不稳导致CPU复位不可靠问题,用户可省去一颗复位芯片,还可对RTC芯片内的WDT定时清零,进一步提升系统可靠性,省去外置一颗WDT芯片。
SD8804内置事件捕获功能,RTC捕获PPS端口输入的事件,当捕获到有效事件时,把事件发生时的时间自动写入到时间戳寄存器。在CPU不工作的时候也可以记录事件的发生时间,可有效降低CPU的启动次数。
当时间同步功能开启,捕获到PPS有效电平,清零秒以下的计数器,使用该功能可将时间校准控制在微秒级(校时误差<60μs)。
SD8804集成温度补偿功能,可以使RTC在高低温环境下准确的走时,其精度-40℃~+85℃<±5ppm、+85℃~+105℃<±10ppm、+105 ºC to +125 ºC<±20ppm。

集成的数字补偿功能,利用数字化时间精度调整电路可以每 20 秒改变1秒所包含的 32768Hz脉冲的个数,从而调整时钟走时精度,可以通过数字补偿功能补偿晶振老化率导致的走时偏差,使SD8804全生命周期保持高走时精度。
SD8804集成高低温报警设置寄存器,可以通过设置高低温报警寄存器的值,当大于等于高温报警或小于等于低温报警值,对应的标志位会清零,通过读取标志位可以判断是否超过设定温度值。
SD8804集成70字节的用户RAM,有电的情况下可以保存用户数据且不受擦写次数的限制,用户可以省去一个EEPROM。
SD8804具有8字节的固定ID码和用户自由配置的32字节ID,每个芯片具有出厂烧录的唯一的固定ID数据,通过该固定ID码可以读取该芯片的生产信息,客户可以通过该固定ID号做主板的身份识别或做数据加密等。自由配置的32字节ID可以写入用户的数据。
RTC作为一直上电工作的芯片,可靠稳定的运行是对RTC的最基本要求,SD8804通过软锁、BCC校验、IIC自动复位、低压IIC禁用、晶振启动增强、停振检测等技术保证RTC高可靠稳定的运行。
为了防止SD8804数据被总线或电磁干扰篡改,在SD8804的设计中加入软锁功能,通过向FC寄存器按顺序写特定数据才可以开启或关闭软锁功能,在打开软锁情况下CPU除FC寄存器外无法更改RTC的数据。
打开软锁顺序向FC[6:2]寄存写入如下数据序列:
00000→10101→01010→10111
关闭软锁顺序向FC[6:2]寄存写入如下数据序列:
00000→11100→00011→01110
BCC寄存器用于校验IIC总线上的通信数据,提高传输的可靠性。
采用异或校验的方式,即:每次接收/发送的数据和上一字节数据做异或运算,数据校验从START(包括RESTART)开始到STOP信号结束,包括总线上所有的传输数据。

每次RTC收到STOP命令之后,校验数据保存在校验寄存器BCC中,CPU将读取到数据经过异或运算与BCC寄存器的数据进行对比,数据相等说明数据可用。如果IIC总线数据受干扰,CPU读取到的异或数据与BCC寄存器不相等,数据不可用。
SD8804具有IIC自动复位功能,当CLK收到脉冲数不满足要求时SDA可能会一直输出低电平,此时如果IIC还有其他设备,由于SDA一直处于低电平,此时总线将不可用,总线上的设备也将不可用。因此为了防止此问题发生,设计IIC 0.5秒自动复位功能,防止因为非正常操作导致IIC挂死问题。
兴威帆电子成立于2000年,总部位于深圳坂田。公司拥有芯片设计中心、可靠性实验室、模块生产基地,为国家高新技术企业、深圳市专精特新中小企业。
公司一直专注于时钟芯片和模块的研发生产,始终坚持技术创新、自主研发。在RTC方面,公司有着二十多年的技术积累,芯片及模块产品累计出货量数以亿计。
兴威帆RTC应用广泛,目前已有3000多家客户选用,涵盖了汽车电子如BMS、TBOX、EDR;智能交通如高铁、地铁、ETC;安防类如监控、门禁、考勤等;水电气三表类;计算机类有政府电脑、服务器、工业网关;家电类如破壁机、中央空调、热水器等产品,兴威帆RTC的产品稳定性和可靠性得到了众多品牌客户的认可。
未来兴威帆电子将以“为世界提供更精确的时间”为己任,不断推出全场景、高精度的RTC产品,致力打造具有全球市场竞争力的一流RTC芯片企业。