Cosa sono gli orologi in tempo reale?
Gli orologi in tempo reale (RTC), come suggerisce il nome, sono moduli orologio. L'orologio in tempo reale DS1307 (RTC) IC è un dispositivo a 8 pin che utilizza un'interfaccia I2C. Il DS1307 è un orologio / calendario a basso consumo con 56 byte di SRAM di backup della batteria. L'orologio / calendario fornisce dati qualificati relativi a secondi, minuti, ore, giorno, data, mese e anno. La data di fine di ogni mese viene regolata automaticamente, soprattutto per i mesi con meno di 31 giorni.
Sono disponibili come circuiti integrati (CI) e controllano i tempi come un orologio e gestiscono anche la data come un calendario. Il vantaggio principale di RTC è che hanno una disposizione della batteria di backup che mantiene l'orologio / calendario in funzione anche in caso di interruzione di corrente. Per mantenere animato l'RTC è necessaria una corrente eccezionalmente piccola. Possiamo trovare questi RTC in molte applicazioni come sistemi embedded e schede madri di computer, ecc. In questo articolo vedremo uno dei real time clock (RTC), cioè DS1307.
Descrizione pin di DS1307:
Pin 1, 2: Connessioni per cristallo di quarzo standard 32,768 kHz. Il circuito dell'oscillatore interno è inteso per il funzionamento con un cristallo avente una capacità di carico specificata di 12,5 pF. X1 è l'ingresso dell'oscillatore e può in alternativa essere collegato a un oscillatore esterno a 32,768 kHz. L'uscita dell'oscillatore interno, X2, viene deviata se un oscillatore esterno è collegato a X1.
Pin 3 : Ingresso batteria per qualsiasi cella al litio standard da 3 V o altra fonte di energia. La tensione della batteria deve essere compresa tra 2 V e 3,5 V per un funzionamento adeguato. La tensione nominale del punto di scatto della protezione da scrittura alla quale viene negato l'accesso all'RTC e alla RAM utente è impostata dalla circuiteria interna come 1,25 x VBAT nominali. Una batteria al litio da 48 mAhr o superiore supporterà il DS1307 per più di 10 anni in assenza di alimentazione a 25ºC. Riconosciuto UL per garantire contro la corrente di carica inversa quando utilizzato come parte di congiunzione con una batteria al litio.
Pin 4: Terra.
Pin 5: Ingresso / uscita dati seriali. L'ingresso / uscita per l'interfaccia seriale I2C è SDA, che è open drain e richiede una resistenza di pull up, che consente una tensione di pull up fino a 5,5V. Indipendentemente dalla tensione su VCC.
Pin 6: Ingresso orologio seriale. È l'ingresso dell'orologio dell'interfaccia I2C e viene utilizzato nella sincronizzazione dei dati.
Pin 7: Driver di uscita / onda quadra. Quando è abilitato, il bit SQWE è impostato su 1, il pin SQW / OUT emette una delle quattro frequenze a onda quadra (1Hz, 4 kHz, 8 kHz e 32 kHz). Anche questo è un drenaggio aperto e richiede una resistenza di pull-up esterna. Richiede l'applicazione di Vcc o Vb per far funzionare SQW / OUT, con una tensione di pull up consentita di 5,5 V e può essere lasciato flottante, se non utilizzato.
Pin 8: Alimentazione primaria. Quando la tensione viene applicata entro i limiti normali, il dispositivo è completamente accessibile e i dati possono essere scritti e letti. Quando un'alimentazione di backup è collegata al dispositivo e VCC è inferiore a VTP, la lettura e la scrittura sono inibite. Tuttavia, a basse tensioni, la funzione di indicazione dell'ora funziona ancora.
Caratteristiche:
- Segnale di uscita a onda quadra programmabile
- Rilevamento automatico delle interruzioni di corrente e commutazione dei circuiti
- Consuma meno di 500 nA in modalità batteria di backup con oscillatore in funzione
- Disponibile in DIP a 8 pin o SOIC
- Riconosciuto Underwriters Laboratory (UL)
- L'orologio in tempo reale (RTC) conta secondi, minuti, ore, data del mese, mese, giorno della settimana e anno con compensazione dell'anno bisestile valida fino al 2100
- RAM non volatile da 56 byte per la memorizzazione dei dati
- Interfaccia a due fili (I2C)
L'utilizzo del DS1307 è principalmente scritto e letto nei registri di questo chip. La memoria contiene tutti i 64 registri DS1307 a 8 bit indirizzati da 0 a 63 (da 00H a 3FH il sistema esadecimale). I primi otto registri sono usati per il registro dell'orologio, i restanti 56 vuoti possono essere usati poiché la RAM contiene una variabile temporanea se lo si desidera. I primi sette registri contengono informazioni sull'ora dell'orologio tra cui: secondi, minuti, ore, secondario, data, mese e anno. Il DS1307 include diversi componenti come circuiti di alimentazione, circuiti dell'oscillatore, controller logico e circuito di interfaccia I2C e il registro del puntatore di indirizzo (o RAM). Vediamo il funzionamento di DS1307.
Funzionamento di DS1307:
Nel circuito semplice i due ingressi X1 e X2 sono collegati a un oscillatore a cristallo da 32,768 kHz come sorgente per il chip. VBAT è collegato alla cultura positiva di un chip della batteria da 3V. L'alimentazione Vcc all'interfaccia I2C è di 5 V e può essere fornita utilizzando microcontrollori. Se l'alimentazione Vcc non è concessa le letture e le scritture sono inibite.
Le condizioni di START e STOP sono necessarie quando un dispositivo desidera stabilire una comunicazione con un dispositivo nella rete I2C.
- Fornendo un codice di identificazione del dispositivo e un indirizzo di registro, possiamo implementare la condizione di START per accedere al dispositivo.
- È possibile accedere ai registri in ordine seriale finché non viene implementata una condizione di STOP
La condizione di START e la condizione di STOP quando la comunicazione I2C del DS1307 con il microcontrollore è mostrata nella figura seguente.
Il dispositivo è configurato come indicato nella figura seguente. Il DS1307 ha il bus a 2 fili collegato a due pin della porta I / O del DS5000: SCL - P1.0, SDA - P1.1. La VDDla tensione è 5 V, RP= 5KΩ e il DS5000 è per mezzo di un cristallo da 12 MHz. L'altro dispositivo secondario potrebbe essere qualsiasi altro dispositivo che riconosce il protocollo a 2 fili, come il termometro e termostato digitale DS1621. L'interfaccia con la D5000 è stata esperta utilizzando l'hardware e il software del kit DS5000T. Questi kit di sviluppo consentono di utilizzare il PC come un terminale stupido utilizzando le porte seriali del DS5000 per sostituire alcune parole con la tastiera e il monitor. 
Tipica disposizione del bus a 2 fili, il seguente protocollo del bus è stato definito durante lo scambio di dati, la linea dati deve rimanere stabile ogni volta che la linea del clock è alta. I cambiamenti nella linea dati mentre la linea del clock è alta verranno interpretati come segnali di controllo.
Di conseguenza, sono state definite le seguenti condizioni del bus:
Avvia il trasferimento dei dati : Un cambiamento nello stato della linea dati da alto a basso, mentre la linea di clock è alta, definisce una condizione di START.
Interrompi il trasferimento dei dati : Un cambiamento nello stato della linea dati da basso ad alto, mentre la linea di clock è alta, definisce la condizione di STOP.
Dati validi : Lo stato della linea dati rappresenta un dato valido quando, dopo una condizione di START, la linea dati è stabile per la durata del periodo alto del segnale di clock. I dati sulla linea devono essere modificati durante il periodo basso del segnale di clock. C'è un impulso di clock per bit di dati.
Ogni trasferimento di dati inizia con una condizione di START e termina con una condizione di STOP. Il numero di byte di dati trasferiti tra le condizioni di START e STOP non è limitato ed è determinato dal dispositivo master. Le informazioni vengono trasferite per byte e ogni ricevitore conferma con un nono bit.
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