时钟芯片RTC原理介绍、晶振选型、应用场景

【导读】【小知识】时钟芯片一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，英文名称：Real-time Clock/Calendar Chip（简称：RTC），可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能。采用IIC通信接口。

时钟芯片的原理

  ●  解析时钟芯片的工作原理

一、时钟芯片的基本结构

时钟芯片是一种集成了计时功能的微控制器，其基本结构包括输入/输出端口、定时器/计数器、中断控制器等。其中，输入/输出端口用于接收外部信号，定时器/计数器用于产生时间基准，中断控制器用于处理定时器的溢出事件。

二、时钟芯片的工作原理

1. 输入/输出端口

时钟芯片可以通过输入/输出端口接收外部信号，以便根据需要调整系统时间。例如，通过串行通信接口(UART、I2C、SPI等)接收计算机或其他设备的时钟信息，或者通过网络接口(如NTP)同步网络时间。

2. 定时器/计数器

时钟芯片内部通常集成了一个或多个定时器/计数器，用于产生时间基准。定时器/计数器的工作方式是通过一个预分频器和一个计数器实现的。预分频器将系统时钟频率降低到合适的计数器时钟频率，计数器则用于计算经过的时间。当定时器/计数器的计数值达到设定值时，会触发一个中断事件，通知系统更新时间。

3. 中断控制器

为了处理定时器的溢出事件，时钟芯片还具有一个中断控制器。当定时器/计数器的计数值达到设定值时，会向中断控制器发送一个中断请求。中断控制器会识别这个请求，并执行相应的中断服务程序(ISR),如更新系统时间、唤醒等待处理的任务等。

4. 系统时间的更新

在系统时间发生改变时，时钟芯片需要执行一系列操作来更新系统时间。首先，通过输入/输出端口接收新的时钟信息；然后，使用定时器/计数器计算经过的时间差；接着，将计算得到的时间差加到当前系统时间上；最后，通过中断控制器通知其他部分系统时间已更新。

时钟芯片与晶振的联系

  ●  时钟芯片的电路设计中常用的时钟晶振频率为什么是32.768kHz？

因为时钟芯片需要精确计算时间，而32.768khz比较容易分频(1hz转换为1s)，以便于产生1秒的时钟频率，因此也成为了时钟芯片最佳搭档，我们每天用的手表、手机、电脑上显示作用的钟就是由它演变过来的。

32.768KHz是一个标准的频率，主要有以下几个方面的参数：尺寸、负载电容、频率偏差、应用范围。按尺寸分主要分2012/3215；根据各公司的设计可用的型号有很多。

时钟系统中，秒是一个重要的时间单位，1秒正是1hz，如果要提高时间精度，那这个1hz必须要准确。我们知道，在数字世界里，只有0和1两种可能，下面看一个计算：

2^15=32768=32.768K

2的15次方正好等于32768，反过来讲，如果要把32.768khz的时钟频率经过15次分频的话，得到的频率正好是1Hz。

时钟芯片应用场景

时钟芯片广泛应用于通信设备、消费电子、工业控制、汽车电子、物联网及智能家居等领域，为各类电子系统提供精准时钟同步和计时功能。产品系列在参数一致情况下可P2P替代国外大部分品牌。

应用场景

  ●  安防监控系统：提供报警、搜索和回访等功能的时间标识，各节点间的时间同步。

  ●  智慧办公：考勤机、门禁系统等需要精准时间记录的场合。

  ●  服务器与网络设备：记录设备工作日志，用于设备管理和故障定位。

  ●  消费电子：数码相机、MP3播放器、电子手表等设备中提供时间显示和闹钟功能。

  ●  智能家居：定时控制家电设备，实现能源管理。

  ●  物联网设备：保证设备精准运行和数据准确记录。

实时时钟（RTC）产品组合

1、带温补功能的高精度RTC。工作温度范围内具备优良的稳定性，精度可达+-3.4ppm@-40~85℃。

2、低功耗RTC。低电流消耗（典型值为250nA）。

3、小体积RTC。封装尺寸为3.2*2.5mm，适用于小型化设备。

4、分离式RTC。设计方案更加灵活。